Lacul de acumulare Novăț-Regulament de exploatare [309152]

Licență

Lacul de acumulare Novăț-Regulament de exploatare [309152]

Byadmin ianuarie 1, 2024

[anonimizat] A [anonimizat]

„A [anonimizat]. A [anonimizat].”

Legile lui Murphy

Coordonator științific: Absolvenți:

Conf. Dr. Ing. [anonimizat]

Sȋ[anonimizat]. 1- INTRODUCEREA ȘI IMPORTANȚA TEMEI

1.1. [anonimizat] I [anonimizat] 1 km amonte de localitatea Vârșolț, 5 [anonimizat]. Sălaj, la 1 km aval de confluența râului Crasna cu pârâul Mortăuța și 96 km de frontiera cu Ungaria.

Accesul la acumulare este asigurat de DN E 81, Zalău – Șimleul Silvaniei și DJ 108 F, Vârșolț – Crasna.

[anonimizat], [anonimizat].

Acumularea Vârșolț a fost data în folosință în luna noiembrie a anului 1979, iar datorită deficiențelor constate ȋn exploatare, ȋn perioada 1994-1995 s-au efectuat următoarele lucrări de punere în siguranță:

-reparații la priza și golirea inițială;

-readucerea barajului la cotă și remedierea sistemului de drenaj aval;

-realizarea unei noi prize de apă și golire (cu echipamentul hidromecanic corespunzător) în versantul stâng;

-reparații la echipamentul hidromecanic al prizei și golirii vechi.

Amplasamentul Acumulării Vȃrșolț

Elementele constructive ale acumulării sunt:

[anonimizat], din materiale locale având:

înălțimea de 14,00 m;

cota coronamentului 244,50 mdM;

lățimea coronamentului de 5,00 m;

lungimea coronamentului 2160m;

ampriza medie 80,00 m.

Evacuatori:

[anonimizat] – Q evacuare 236,00 m3/s la nivelul de verificare cu probabilitatea de 0.1%;

două turnuri de manevră având fiecare în componentă prize de apă ce se continuă cu galerii casetate pentru conductele de alimentare cu apă (Dn 800 și Dn 1000 mm) și goliri de fund;

două goliri de fund casetate (Q golire 29,80 m3/s – galeria veche și Q golire 34,95 m3/s galeria nouă);

canal colector în lungime de 1,860 m [anonimizat] 15,00 m de piciorul aval al barajului.

Volumele caracteristice ale acumulării Vârșolț:

1.2. Tema de cercetare și obiectivele acesteia

Tema de disertație urmărește punerea în siguranță a Acumulării Vârșolț deoarece aceasta a [anonimizat] a fost dată în folosință ca și acumulare permanentă cu rol de alimentare cu apă a municipiului Zalău și a orașului Șimleu Silvaniei. Schimbarea funcțiunii acumulării și a regimului de exploatare s-au făcut fără a fi prevăzute elemente de etanșare ale fundației și ale barajului.

Obiectivul acestei lucrării este de a asigura protecția necesară împotriva acțiunii de infiltrare a apei din lac prin corpul barajului.

Așadar, se propune execuția unui ecran de etanșare peste NNR (Nivel Normal de Retenție), respectiv de pe platforma special amenajată la cota 243,00 mdM, ce va asigura atât etanșarea fundației cât și a corpului barajului.

1.3. Descrierea generală a amplasamentului

1.3.1. Clima și fenomenele generale specific zonei

Zona de proiect se află în Depresiunea Silvaniei. Temperatura medie multianuală este de 8° și valoarea medie anuală a precipitațiilor este de 1,100 mm.

1.3.2. Geologia, seismicitatea și date geologice

Din punct de vedere topografic

Acumularea Vârșolț, amplasată pe râul Crasna face parte din schema complexă de amenajare a bazinului Someș.

Bazinul colector al acumulării Vârșolț are o suprafață totală de 36.400 ha și se compune din:

– bazinul văii Crasna cu o suprafață de 24.100 ha;

– bazinul văii Catriciu cu o suprafață de 1200 ha;

– bazinul văii Colițca cu o suprafață de 5700 ha;

– bazinul văii Mărtăuța cu o suprafață de 5400 ha.

Din punct de vedere geologic

Barajul este fundat pe depozite aluvionare din lunca râului Crasna, reprezentate la suprafață prin pământuri argiloase de culoare brun-negricioasă, sub care se găsesc un strat de nisip cu pietriș și rare elemente de bolovăniș (sub 1%). Din punct de vedere granulometric pământurile argiloase se încadrează în domeniul argilelor grase și argilelor plastic consistente – plastic vârtoase, cu umiditatea cuprinsă între 20-45%, foarte umede – practic saturate.

1.3.3. Terenul de fundare al barajului

Grosimea depozitelor aluvionare pe care stă fundat barajul este aproximativ 2-6 m pentru pământurile argiloase și aproximativ 2-5 m pentru stratul de pietriș cu nisip.

Nu este exclus ca local stratul superficial fin granular să se efileze până la dispariție, atât în zona amprizei barajului cât și în afara acesteia.

Depozitele aluvionare repauzează pe roca de bază, alcătuită din aceleași argile mărnoase cu intercalații nisipoase ca și în versantul stâng. Aceste depozite au fost interceptate și de forajele autodescărcătoare executate în zona canalului de evacuare de la baza paramentului aval al barajului având grosimi aproximative de 2 – 4.5 m pentru pământurile argiloase și mai mari de 0.30 m pentru stratul de nisip și pietriș. Nivelul apei subterane a fost interceptat la adâncimi de 1.60 – 4.80 m.

Umpluturile din corpul barajului sunt constituite dintr-o alternanță (neregulat dispusă) de materiale argiloase, reprezentate prin argile grase, argile, argile prăfoase și argile nisipoase, precum și local de nisipuri argiloase, în masa lor întâlnind-se frecvent pietriș și chiar elemente de bolovăniș.

Pentru determinarea caracteristicilor fizico-mecanice ale umpluturilor din corpul barajului s-au efectuat foraje și s-au prelevat probe netulburate din 0.50 în 0.50 m, atât de pe coronamentul barajului cât și de pe cele două berme.

Principalele caracteristici fizico-mecanice ale umpluturilor sunt următoarele:

1.3.4. Seismicitate

1.3.5. Date hidrologice:

Datele hidrologice utilizate la realizarea proiectului fac parte din “Studiul hidrologic în bazinele râurilor Barcău și Crasna” și “Studiul necesar măririi gradului de siguranță la acumularea Vârșolț” jud. Sălaj întocmite de INMH în anii 1988 și 1992.

Caracteristicile hidrologice în secțiunea acumulării Vârșolț sunt următoarele:

F=333 km2 – suprafața totală a bazinului hidrografic

H=392 m – altitudinea medie a bazinului

L=28 km – lungimea cursului de apă controlat de acumulare

Qmed=1,47 mc/s – debitul mediu multianual

Debitele maxime cu diferite probabilități de depășire sunt:

Debitul de aluviuni în suspensie (R) pe râul Crasna în secțiunea acumulării Vârșolț calculate pe perioada 1950-1987 este de 3,69 kg/s. Valoarea relativ mare a debitului de aluviuni a dus la colmatarea lacului cu un ritm mediu anual de aproximativ 670 mii m3 material aluvionar.

1.3.6. Prezentarea proiectului pe specialități

Prezenta lucrare de disertație cuprinde execuția ecranului de etanșare din noroi autoîntăritor de pe platforma amenajată special pe paramentul amonte, pe o lungime de 2.160 m.

Clasa de importanta

Barajul aflat în exploatare conform STAS 4273/1983 “Încadrarea în clasele de importanta” și STAS 4068/2-1987 “Determinarea debitelor și volumelor maxime ale cursurilor de ape”, este clasa a II-a de importanta admițându-i-se pentru calcul debitul cu asigurare de 1% iar pentru verificare debitul de 0,1%, iar conform Metodologiei NTLH – 21, categoria de importanță a barajului prezintă un risc inacceptabil și este A – baraj de importanță excepțională, fiind necesară scoaterea din exploatare până la aducerea în limite de risc acceptabile.

Barajul este realizat din materiale locale argiloase înspre paramentul amonte și mai grosiere în prismul aval având un pinten drenant din balast la piciorul aval.

Taluzul amonte are panta generală de 1:2,75, iar cel aval de 1:1,25 între coronament și berma I (239,50 mdMB, lățime 2 m) și 1:3 atât între berma I și prismul drenant până la cota platformei aval 232,50 mdMB. Protecția taluzului amonte este realizată din anrocamente completate parțial cu zidărie uscată iar cea a taluzului aval prin înierbare.

Funcțiile acumulării

Acumularea Vârșolț a fost dată în exploatare în anul 1979 în scopul satisfacerii următoarelor folosințe.

Alimentarea cu apă a municipiului Zalău și a orașului Șimleul Silvaniei (Qmax = 530 l/s, extins la 750 l/s după punerea în funcțiune a aducțiunii Barcău – Acumularea Vârșolț);

Atenuarea viiturilor de pe râul Crasna, volum de atenuare 23,3 mil m3 între nivelurile 240,00 mdM și 243,94 mdM;

Asigurarea debitului de servitute pe râul Crasna de 50 l/s;

Valorificarea potențialului piscicol în regim natural de dezvoltare.

CAP. 2 – DEFICIENȚE CONSTATATE ÎN EXPLOATARE ȘI LUCRĂRI PROPUSE PENTRU REMEDIEREA ACESTORA

Ȋn acest capitol vor fi evidențiate deficiențele constatate ȋn exploatare și remedierea acestora.

Unele deficiențele constatate înainte de efectuarea lucrărilor de îmbunătățire sunt:

funcționarea necorespunzătoare a echipamentului hidromecanic la turnul de manevră, existând posibilitatea blocării stavilei în poziția deschisă;

infiltrații prin pereții turnului de manevră și ale galeriei de golire cauzate de degradarea betoanelor;

tasarea inegală a casetelor galeriilor turnului vechi, până la 55 cm în zona centrală, care a dus la apariția de fisuri în pereții casetelor;

corodarea conductei de aducțiune;

la nivele ale apei în lac de peste 239.00 mdM, s-au semnalat niveluri piezometrice ridicate cu 1.50-3.50 m peste nivelul teoretic, la forajele din bancheta 239.50 mdM din zona centrală a barajului și descărcarea curbei de depresie pe taluzul aval, la nivelul banchetei 234.50 mdM;

la niveluri în lac peste NNR, s-au observat temporar, “zone de fierbere” pe fundul canalului colector, cu izvoare ascensionale, dar fără antrenare de debit solid, fenomen care a dispărut din 1990;

funcționarea necorespunzătoare și colmatarea unor foraje piezometrice;

degradarea unor borne de nivelment;

existența unui deficit de apă în perioadele secetoase.

Pentru remedierea deficiențelor apărute la construcțiile aferente acumulării și la AMC-uri, s-a pus în practica în perioada 1994 – 1997:

execuția unui nou turn de manevră și a unei noi galerii de golire/aducțiune spre versantul stâng;

punerea în siguranță a turnului și a galeriei vechi de golire/aducțiune;

înlocuirea conductei de aducțiune, execuția de lucrări de etanșare la galerie și turnul vechi de manevră, execuția de lucrări de reparații la echipamentele hidromecanice;

ridicarea coronamentului barajului la cota 244.50 mdM;

completarea sistemului de AMC-uri, prin execuția a șase reperi nivelitici fundamentali în zona de încastrare a barajului în versanți (câte 2 pentru coronament și banchetele aval), refacerea bornelor hectometrice la nivelul coronamentului, execuția de reperi nivelitici de transport, montarea a 11 cleme dilatometrice la rosturile de tasare ale galeriei turnului nou, refacerea a 8 foraje piezometrice distruse, supraînălțarea cu 0.50 m a 8 foraje.

Execuția acestor lucrări a asigurat funcționarea în siguranța a acumulării și aducțiunii în condiții bune pentru urmărirea comportării în timp.

Pentru coborârea curbei de infiltrații prin corpul barajului care descarcă la nivelul banchetei de la cota 234.50 mdM, în perioada 1997-1998 a fost executat un sistem de drenaj din fâșii drenante transversale, care descarcă în canalul colector.

2.1. Exigențele de performanță și factorii de risc ai acumulării

Siguranța complexului hidrotehnic constă în capacitatea acestuia de a asigura acumularea cu volumul de apă proiectat, de a proteja calitatea acesteia și de a menține la parametri normali de exploatare construcțiile, instalațiile de deviere a apei la stația de tratare, precum și celelalte instalații auxiliare, aceste ceasta fiind îndeplinite de starea actuală a acumulării. De asemenea se încadrează și următoarele:

Limitarea fenomenelor distructive ale apei asupra barajului, construcțiilor înglobate în beton, malurilor și versanților înconjurătorii, și în special, limitarea acțiunii erozive hidrodinamice.

Limitarea fenomenelor distructive ale apei de infiltrație asupra structurii barajului de pământ, asupra stratului de fundare a construcțiilor de beton înglobate în corpul barajului și în maluri.

Reducerea la minimum a fenomenelor care diminuează calitatea apei din acumulare și din râurile care alimentează lacul, fenomene generate de procesele de colmatare și poluare existente în zonele adiacente lacului;

Stabilitatea construcțiilor hidrotehnice (baraj, turnuri de priză, evacuator de ape mari, sistem de drenaj și colectare a apelor de infiltrație, conducte de alimentare și construcții adiacente, instalațiile hidromecanice, etc.) la acțiunea factorilor perturbatori generați de terenul de înglobare, de microclimatul amplasamentului, de situațiile extreme de exploatare, de seisme (prin acțiunea sincronă și mai ales nesincronă a acestora fată de cei doi versanți, situați la distanțe de aproximativ 2 km), de accidente și avarii, etc;

Deficiențele ȋn urma nerealizării ecranului de protecție (pereu de beton) pe paramentul amonte, având în vedere și schimbarea destinației acumulării din acumulare nepermanentă în acumulare permanentă, cu funcție de alimentare cu apă;

Structura deosebit de eterogenă a umpluturilor din corpul barajului, care influențează comportarea acestuia la acțiunea apei de infiltrație, favorizând tasările diferențiate și degradând conlucrarea cu construcțiile și instalațiile înglobate;

Fenomenul de infiltrație a apei prin corpul și fundația barajului, cu un caracter extrem de diferențiat ca mod de producere și evoluție în timp, fenomenul de infiltrație are un caracter zonal și este însoțit de un proces de sufuzie mecanică;

Fenomenul de sufuzie mecanică și efectele sale în timp, care au determinat modificări în structura materialului din corpul barajului;

Absența unui dren în corpul barajului care să colecteze și să evacueze apele de infiltrație, care ar fi contribuit la coborârea curbei de depresie și mărirea gradului de stabilitate al paramentului aval și implicit al barajului;

Modificarea secțiunii transversale a barajului, în special în zona paramentului aval, aspect care influențează stabilitatea acestui parament și poziția curbei de depresie;

Absența lucrărilor de apărare de mal, care puteau bloca fenomenul de eroziune hidrodinamică și surpare a malului, în special în partea stângă a lacului de acumulare, în apropierea șoselei Vârșolț-Crasna;

Fenomenele de alunecare prezentate pe versantul drept al acumulării , care s-au extins de la creasta versantului până la malul lacului;

Gradul de întreținere a galeriilor și construcțiilor de amplasare a conductelor de alimentare cu apă, prin absența lucrărilor de evacuare a apei infiltrate și surselor la interior;

Neefectuarea lucrărilor de întreținere la evacuatorul de ape mari, în special în zonele cu peree degradate și crăpate, cu rosturi deschise și tasate neuniform, care nu pot prelua în mod optim debitele de viitură;

Absența sau insuficiența lucrărilor de întreținere curentă și reparații anuale, în situația producerii unor acțiuni accidentale în amplasamentul lacului de acumulare;

Absența lucrărilor de modernizare și diversificare a sistemului AMC, privind parametrii de exploatare ai Acumulării Vârșolț și cursurile de apă ce-l alimentează.

Cea mai importantă situație de risc este reprezentată de efectul fenomenului de infiltrație prin baraj, care determină situarea curbei de depresie la cote ridicate fată de situațiile normale. Situația este creată și de forma în profil transversal a barajului, precum și de structura umpluturilor, deosebit de eterogene și cu incluziuni de pietrișuri. De menționat că în procesul de exploatare s-a impus coborârea nivelului normal de retenție cu mai mult de 1,00 m pentru a limita efectele fenomenului de infiltrație. Poziția ridicată a curbei de depresie influențează stabilitatea paramentelor barajului, în special a celui aval, iar în final stabilitatea barajului în general.

2.2. Lucrări de remediere a deficiențelor constatate ȋn exploatare

În proiect sunt cuprinse lucrări pentru punerea în siguranța a barajului, adică pentru remedierea deficiențelor constatate ȋn exploatare:

Lucrări de îmbunătățire a siguranței barajului în exploatare: lucrări de etanșare a barajului și fundației, reprofilarea barajului la secțiunea proiectată, lucrări pentru realizarea drenajului aval, reparații la deversorul de ape mari, lucrări de etanșare a galeriei vechi, lucrări de evacuare a apei din galeria noua, reprofilarea canalului de evacuare aval, reparații la canalul de evacuare a golirii de fund turn nou, umăr stâng;

Amenajări antierozionale a conturului lacului prin realizarea unei perdele de salcâm pe perimetrul lacului, lucrări de apărări de mal;

Lucrări pentru reducerea transportului aluvionar în lac, pe râul Crasna și afluenții săi, amonte de lac prin realizarea unor apărări de mal, praguri de fund, praguri de colmatare, recalibrări de albie;

Reabilitarea sistemului de monitorizare, inclusiv avertizare – alarmare (instalarea unor 10 piezometre noi cu celule de presiune interstițiala, montarea a trei deversoare cu perete subțire pe sistemul nou de drenaj, completări ale sistemului de achiziție date de la dispeceratul sistemului, sistem de prelucrare, stocare și transmiterea datelor, sistem de avertizare – alarmare sonoră, construcția sistemului informațional).

Din categoria lucrărilor de îmbunătățire a siguranței barajului în exploatare putem enumera:

ecranul de etanșare executat la cota finala – 600 m și parțial – 60 m;

barajul a fost reprofilat pentru asigurarea platformelor tehnologice necesare executării ecranului;

a fost executat un drenaj la piciorul aval al barajului, din tub riflat Ø 300 mm, cu trei cămine și debușare în bazinul canalului de evacuare al golirii de fund turn vechi;

s-au refăcut zonele degradate ale descărcătorului de ape mari și s-a realizat un sistem de drenaj sub radier, iar la taluze s-au montat barbacane;

pentru evacuarea apei din galeria nouă s-a montat o conductă Ø 300 mm pe sub radierul canalului de evacuare, care debușează în canalul rapid al golirii turnului nou și realizează totodată și drenarea apelor de sub radier;

s-au executata reparațiile la canalul de evacuare golirea de fund turn nou.

2.3. Evoluția parametrilor măsurați

Au fost identificate următoarele:

Infiltrațiile prin corpul barajului, prin umăr stâng și subpresiunile se urmăresc prin piezometre deschise amplasate cinci secțiuni de măsura, la nivel coronament, bancheta de la 239.50 mdM, bancheta de la 234.50 mdM și platforma aval a barajului.

La unele foraje (ex :Fc 3.2 ; 3.3, 3.4) apar creșteri semnificative de nivel, între două măsurători, pe fondul unei creșteri de mai mică amploare a nivelului lacului, dar pe fondul unor precipitații mai însemnate, cantitativ. Acestea ar putea fi cauzate de o etanșare necorespunzătoare a parții superioare a piezometrelor și compactarea insuficienta a terenului din jurul forajelor.

Pentru coborârea curbei de infiltrație prin corpul barajului, care descarcă la nivelul banchetei de la 234.50, și pentru drenarea platformei aval, au fost executate 42 fâșii drenante (22 – spre malul drept, 20 – spre malul stâng), cu descărcare în canalul colector.

Din punct de vedere al creșterilor de nivel între două măsurători consecutive, la 21 măsurători s-au înregistrat creșteri mai mari de 1 m.

Nu s-au observat zone cu umiditate ridicată în jurul forajelor.

Debitele infiltrate prin fundația barajului sunt evacuate prin forajele autodescărcătoare amplasate pe platforma aval a barajului, lângă canalul colector.

Se remarcat o corelare a debitelor totale măsurate, cu variațiile nivelului lacului, valorile maxime fiind înregistrate la nivele maxime lac.

Nu au fost depistate izvoare pe platforma aval sau în canalul colector.

Apa descărcata este limpede, fără antrenări de material.

În general, infiltrațiile prin corpul barajului, umărul stâng și prin fundația barajului, debitele colectate la sistemul de drenaj, au avut o comportare similară cu cea din perioadele anterioare.

Creșterea nivelului în lac peste cota 239.00 mdM produce o creștere accentuată a nivelelor în foraje și a debitelor descărcate de sistemul de drenaj (măsurătorile la foraje și la sistemul de drenaj, s-au făcut zilnic, conform Regulamentului de exploatare).

Creșteri ale nivelului în unele foraje peste nivelul lacului, pe fondul unor creșteri de nivel în lac și de precipitații abundente sau în zile consecutive, pot fi cauzate de etanșarea necorespunzătoare a turațiilor în partea superioară sau de compactarea necorespunzătoare a terenului din jurul turațiilor.

Sistemul de drenaj de la nivelul banchetei de la cota 234.50 și platforma aval a asigurat coborârea curbei de infiltrație prin corpul barajului, menținând-le uscate.

Deplasările barajului (tasări) se măsoară pe un sistem de reperi hectometrici amplasați pe coronament și pe cele două banchete de pe paramentul aval, având ca puncte de plecare reperii fundamentali amplasați pe versanți, pe aliniamentul coronamentului și banchetelor.

Deplasările casetelor din componenta galeriilor se urmăresc prin cleme dilatometrice amplasate pe rosturi. Galeriile de la cele două turnuri sunt stabile, având o comportare corespunzătoare; deplasările rosturilor de până la 2 mm sunt nesemnificative.

2.4. Analiza evoluției infiltrațiilor prin corpul și fundația barajului Vârșolț pe perioada execuției ecranului de etanșare

Pentru analiza comportării barajului pe perioada execuției ecranului de etanșare s-a analizat evoluția debitelor de exfiltrație măsurate în drenul nou, forajele autodescărcătoare, umărul drept și umărul stâng al barajului și evoluția nivelurilor în piezometre Fs și Fc, în corelare cu nivelul lacului și al precipitațiilor.

Ecranul s-a realizat prin executarea unei săpături deschise de lățime 0,80m și adâncime 2-3,5m. Pe forma șanțului s-a pozat o conductă de drenaj cu fante Ø 300 și protejată cu geotextil. Șanțul a fost umplut cu refuz de ciur. Conducta are o pantă de i=0,002 și are 2 cămine de rupere de pantă și un cămin de schimbare a direcției, de diametre 1000 mm. Conducta de drenaj debușează în canalul golirii de fund-turn vechi.

Valoarea debitelor este apropiata de „0,00” la finalizarea drenajului de la piciorul barajului. Evoluția acestora este legată de precipitații având în vedere că sunt măsurate și debite colectate din izvoare de pe versant.

Ecranul de etanșare s-a executat în perioada august-octombrie 2008. După finalizarea acestuia debitele colectate de drenajul nou de la piciorul barajului s-au redus la „0,00” iar debitele la forajele autodescărcătoare s-au menținut la valoarea „0,00”.

Se mențin debite la drenajele din versanți, acestea au însă valori reduse.

Ecranul de etanșare

Ecranul de etanșare a fost realizat în perioada martie 2008-august 2009.

În lungul barajului ecranul are o adâncime variabilă, fiind mai redusă în zona versanților și la o adâncime mai mare în zona centrală. Săpătura a depășit în general adâncimea proiectată cu 0,5-1-2 m. Ecranul a fost încastrat în roca de bază, conform proiectului, cu 1,00 m.

La finalizarea ecranului debitele de exfiltrație s-au redus la „0,00” însă nivelul lacului nu a depășit în general cota de 238,50, cu excepție perioada februarie-martie 2008.

2.5. Evoluția măsurătorilor la forajele Fc destinate măsurării infiltrațiilor prin corpul barajului.

Nivelul curbei de exfiltrații s-a redus, conform măsurătorilor cu aproximativ 1,00 m la forajele de la nivelul banchetei 239,50 mdM și 0,50 cm la forajele de la nivelul banchetei 234,50 mdM, după executarea ecranului de etanșare, situându-se sub nivelul talvegului canalului colector.

Considerații privind evoluția nivelurilor în piezometrele Fc:

-în perioada execuției lucrărilor, din cauza circulației autovehiculelor multe piezometre au fost distruse, neexistând o secțiune completă cu foraje la nivelul coronamentului și la nivelul banchetelor;

-considerăm că cel mai bun indicator privind reducerea infiltrațiilor prin corpul barajului o constituie reducerea debitelor din drenajul nou executat la piciorul aval și a debitelor de la canalul colector.

CAP. 3 – DESCRIEREA GENERALĂ A LUCRĂRILOR

3.1. Lucrările componente ale amenajării și o scurtă descriere a acestora

Elementele lucrării:

barajul – frontal de greutate, din materiale locale, neomogen, cu înălțimea maximă de 14,0 m,

cota la coronament 244,50 mdM, lățimea la coronament 5,0 m, lungimea 2160 m și ampriza medie de 80,00 m; taluz amonte – panta 1:2.75, protejat împotriva variațiilor nivelului apei din lac cu un pereu din anrocamente; taluz aval – 2 berme, la cota 239,50 mdM și 234,50 mdM, de 3,00 m lățime, pante 1:2.00-1:3.50, înierbat și nu este prevăzut cu elemente de etanșare.

turnul vechi de manevră – înălțime 18.50 m – amplasat la hm 1.00 + 5.00 m, cu:

– 2 compartimente (pentru golirea de fund și priza conductei de alimentare cu apă);

– camera de manevră a grătarelor, a batardourilor și pentru întreținerea și repararea stavilelor;

– echipamente hidromecanice;

– pasarela de acces la turnul de manevră;

deversor (prea plin) – la cota 239,90 mdM;

două prize la 231,50 mdMN și 236,50 mdMN, prevăzute cu piese tronconice racordate la conducta de aducțiune de Ø 800 mm;

nișe pentru batardouri și pentru grătare;

turnul nou de manevră – înălțime 11.90 m – amplasat spre versantul stâng, cu:

– două compartimente (pentru golire și pentru priza conductei de alimentare cu apă) ;

– camera de manevră a grătarelor, batardourilor, pentru întreținerea și repararea stavilelor;

– echipamente hidromecanice;

– pasarela de acces la turnul de manevră;

– priza de alimentare cu apă a conductei Ø 1000 mm, la cota 234.60 mdMN;

– nișe pentru batardouri și pentru grătare;

galerii:

– galerie golire de fund turn vechi L= 80 m; secțiunea 1.80 x 1.80 m; cota radier la captare 228.00 mdM; capacitate de evacuare 29.80 m3/s ;

– galeria conductei de aducțiune a apei (Ø 800 mm) L=80 m; secțiunea 1.80 x 1.80 m; cota radier 228 mdM;

– galerie de golire turn mal stâng L=104.50 m; secțiune 2.25 x 2.25 m; cota radier la captare 233.70 m, capacitate de evacuare 34.95 m3/s;

– galeria conductei de aducțiune turn nou (Ø 1000 mm) L=104.50 m; secțiune 2.25 x 2.25 m;

descărcător de ape mari – de suprafață, realizat în săpătură în versantul stâng, cu o capacitate de evacuare de 236.0 m3/s, la nivel 0,1%, compus din:

– prag deversor tip Creager L = 45 m (cota prag 242.00 mdMN);

– bazin disipator L = 10.0 m;

– un canal de racord L = 20.00 m, pantă 0.22 %, cu lățime variabilă (reducere de la 42.0 m la 20.0 m);

– canal de evacuare L = 166.00 m , pantă 0.22 %;

– canal rapid L = 74.00 m, pantă 15.0 %;

– bazin disipator L = 23.00 m ;

– rizbermă de piatră brută L = 23.00 m;

canal de debușare în albia râului Crasna L = 80.00 m. Canalele au radierul și malurile betonate (dale de beton monolit de 20 cm grosime) cu panta de 1:1.5 la taluz, iar canalul colector – amplasat la aproximativ 15 m aval baraj, pentru colectarea debitelor descărcate de forajele autodescărcătoare, cu L = 1860 m, lățime la fund l = 0.50 m și taluz cu panta 1:1.5;

diguri de remuu – din materiale locale având lungimea de 800 m, lățimea la coronament 3.00 m, pante taluz 1: 3.0 și 1: 2.0, cota la coronament 244.28 mdM, asigurare 1% ;

digul interfluviu – din materiale locale având lungimea de 2.100 m, lățimea la coronament 3.00 m, pante taluz 1: 3.0, 1: 2.0, cota la coronament 242.28 mdM, asigurare 1%.

3.2. Date caracteristice pentru amenajare:

caracteristici geologice:

– barajul este fundat pe depozite aluvionare stratificate, în lunca râului Crasna, reprezentate la

suprafață prin pământuri argiloase de culoare bruno-argiloasă de grosime 2.00-6.00 m, sub care se găsește un strat de nisip și pietriș și rare elemente de bolovăniș, de grosime 2.00-5.00 m, nu are elemente de etanșare . Din punct de vedere granulometric, pământurile argiloase se încadrează în domeniul argilelor grase și a argilelor plastic consistente-plastic vârtoase, cu umiditate între 20-45%, foarte umede, plastic saturate. Pentru calcul s-au luat următoarele valori ale greutății volumetrice (stare naturală):

– pământuri argiloase γc =19.30 KN/m3 (+)

γc = 18.90 KN/m3 (-)

– nisip pietriș γc = 21.00 KN/m3 (+)

γc = 20.00 KN/m3 (-)

– adâncimea maximă de îngheț în zona barajului este de 90-100 cm, conform STAS 6054/77;

– umpluturile din corpul barajului sunt constituite dintr-o alternanță (neregulat dispusă) de

materiale argiloase reprezentate din argile grase, argile, argile prăfoase și argile nisipoase, local din nisipuri argiloase cu pietriș și chiar elemente de bolovăniș. Valorile luate în calcul, pentru greutatea volumetrică în stare naturala sunt:

γc (+) = 21.30 KN/m3

γc (- ) = 20.70 KN/m3

– structura geologică a versantului stâng este formată din depozite terasă, constituite la suprafață dintr-un strat de nisipuri și nisipuri cu pietriș și elemente de bolovăniș, cu o grosime cuprinsă între 0.00-2.80 m, sub care se dezvoltă un strat de pământuri argiloase de 1.80-9.00 m grosime; depozite ale rocii de bază, constituite din argile mărnoase cenușii-vineții, cu intercalații de nisipuri și nisipuri fine argiloase. Din punct de vedere geotehnic, argilele mărnoase se încadrează în domeniul argilelor grase, de la plastic consistente la plastic tare, cu umidități cuprinse între 18-26%, foarte umede, practic saturate. În cadrul depozitelor de argilă mărnoase, forajele geotehnice au pus în evidentă o intercalație nisipoasă, cu grosimi cuprinse între 0.00-5.80 m, alcătuită litologic dintr-o alternanță de nisipuri argiloase și prăfoase;

– pentru calcul s-au luat următoarele valori ale greutății volumetrice (stare naturală):

pământuri argiloase γc = 20.14 KN/m3 (+)

γ= 19.74 KN/m3 (-)

roca de bază : – argile mărnoase γ= 20.14 KN/m3 (+)

γ = 19.74 KN/m3 (-)

-nisip argilos-prăfos γc = 19.70 KN/m3 (+)

γc = 19.30 KN/m3 (-)

caracteristici hidrogeologice: structura terenului de fundare permite o circulație a apei din

amonte spre aval, fără transport semnificativ de particule fine și grosiere.

caracteristici hidrologice:

– pe suprafața bazinului sunt răspândite procese de degradare ale solului: eroziuni de suprafață,

de adâncime, alunecări și surpări de teren;

Niveluri de calcul și verificare; debite afluente aferente:

Niveluri și volume caracteristice :

3.3. Lucrări de etanșare a barajului și fundației

Pentru restabilirea parametrilor proiectați ai acumulării și a punerii în siguranța a barajului Vârșolț, având în vedere durata de exploatare de 27 de ani cât și caracterul său de utilitate curentă, se impun lucrări de etanșare ale barajului și fundației pe lungimea de 2.160 m.

Secțiune transversală actuală a barajului, precum și dimensiunile acestuia, diferă față de secțiunea inițială proiectată, în special la definirea paramentului aval. În starea actuală, barajul este mai zvelt, cu coeficienți unghiulari mai mici, fapt care poate influența stabilitatea acestuia, precum și poziția curbei de depresie.

Paramentul amonte al barajului nu asigură protecția necesară la acțiunea de infiltrare a apei în lac, datorita neexecutării ecranului de etanșare.

Protecția din anrocamente asigură doar disiparea energiei valurilor și evitarea fenomenului de eroziune hidrodinamică.

Pentru rezolvarea deficiențelor constatate precum și ca urmare a schimbării funcției din acumulare nepermanentă în acumulare permanentă, s-a propus execuția unui ecran de etanșare pe NNR, respectiv de pe platforma special amenajată la cota 243,00 mdM, ce va asigura atât etanșarea fundației cât și de etanșarea corpului barajului.

Tehnologia clasică de realizare a ecranului de etanșare constă din realizarea unui ecran din noroi autoîntăritor de 0,60 m grosime de pe platforma coronamentului barajului existent.

3.4. Tehnologia de execuție a ecranului de etanșare

S-a decis executarea unui ecran din noroi autoîntăritor printr-o metodă modernă conform tehnologiei Soletanche.

Metoda constă ȋn realizarea unui ecran din noroi autoîntăritor de 0,60 m grosime realizat după montarea grinzilor de ghidaj metalice pe platforma special amenajată.

La terminarea execuției unui panou de ecran grinzile de ghidaj vor fi refolosite pentru realizarea altui panou. Grinzile de ghidaj sunt realizate din metal.

Tehnologia folosită pentru realizarea pereților mulați reprezintă un procedeu nou de execuție a panourilor etanșe cu lățimi de 0,60 m și lungimi de 9,60 m pentru panourile principale și lungimi 2,80 m pentru cele secundare.

Prin combinarea panourilor primare de 9,60 m și cele secundare de 2,80 m se va realiza un ecran etanș continuu.

3.5. Realizarea platformei tehnologice pentru utilajul de execuție a ecranului

Barajul este de tip neomogen fiind realizat din materiale locale argiloase înspre paramentul amonte și mai grosiere în prismul aval, are înălțimea de 14,00 m, cota coronamentului 244,50 mdM, lățimea la coronament de 5,00 m și lungimea frontului de retenție 2.160 m.

Taluzul amonte are panta generală de 1:2,75, iar cel aval de 1:2.5 între coronament și berma I (239,50 mdM, lățime – 2 m) și 1:3 atât între berma I și cota platformei aval 232,50 mdMB. Protecția taluzului amonte este realizată din anrocamente până la cota de aproximativ 241,50 mdM, iar cea a taluzului aval prin înierbare.

Lucrările pentru execuția platformei tehnologice sunt necesare pentru circulația utilajului de execuție a ecranului de etanșare.

Lucrările constau în execuția de umpluturi pe paramentul aval între cota coronamentului 244,50 și berma situată la cota 239,50 mdMB, precum și a platformei amonte pentru realizarea ecranului de etanșare.

Lățimea platformei tehnologice va fi de aproximativ 7,50 m, lățime necesară utilajului de execuție a ecranului de etanșare pe o lungime de 2.160 m.

Etapele de execuție a platformei tehnologice sunt:

Decopertarea stratului vegetal pe o grosime de 30 cm;

Excavații mecanice prin realizarea treptelor de înfrățire cu o înălțime de aproximativ 30 cm fiecare treaptă;

Umpluturi din materiale local pentru realizarea platformei tehnologice.

3.6. Execuția excavațiilor și montarea grinzilor de ghidaj

În vederea execuției ecranului de etanșare din noroi autoîntăritor premixat (TIWO) pe paramentul amonte la cota 243,00 se va amenaja platforma de montare a grinzilor de ghidaj metalice.

Materialul rezultat din excavația platformei se va depune local aval de platformă cu rol de protecție împotriva eventualelor scurgeri ale noroiului în timpul execuției.

Lățimea platformei este dată de lățimea grinzilor metalice de ghidaj și va fi de minim 3,00 m din care pentru ecranul propriu zis 0,60 m iar 0,95 spre coronament și minim 1,40 m spre aval, distanța necesară montării grinzilor de ghidaj și a circulației muncitorilor.

Excavația platformei se va realiza la pante de 1,5:1 și 1:1.

După execuția ecranului din noroi autoîntăritor, materialul din batardou se va depune și compacta în zona de excavație a platformei.

În vederea montării grinzilor de ghidaj, se va realiza o platformă la cota de 243,00 mdM. Materialul rezultat din excavarea platformei se va refolosi în vederea refacerii umpluturii de deasupra ecranului de etanșare și aducerii barajului la panta inițială.

Grinzile de ghidaj vor fi metalice refolosibile. Numărul de procurare a grinzilor necesare sunt în număr de 14 + 2, în lungime de 5,00 m fiecare.

Avantajele folosiri grinzi mobile de ghidaj sunt următoarele:

este mai ecologică, deoarece nu necesită nici o demolare după încheierea lucrării și nu necesită depozitarea demolărilor rezultate de la grinzile din beton armat;

refolosirea grinzilor pentru mai multe panouri;

timp de montare și execuție a grinzilor de ghidaj mult mai mic;

Pentru a împiedica deplasarea accidentală a grinzilor de ghidaj se vor fixa țăruși metalici la capătul săpăturii.

Grinzile de ghidaj folosite pentru realizarea panourilor sunt de două feluri:

grinzi pentru panourile principale în lungime de 10,00 m fiecare (două bucăți a 5,00 m fiecare asamblate de o parte și alta a unui tronson de 10 m);

grinzi pentru panourile secundare în lungime de 5,00 m fiecare, câte o bucată de o parte și de alta a unui tronson de 5 m.

Dimensiunile grinzilor de ghidaj în plan sunt următoarele, lățime de 0,84 + 0,16 m și lungimea de 5,00 m.

3.7. Execuția ecranului din noroi autoîntăritor premixat (TIWO)

Metoda de execuție constă în realizarea unui ecran de etanșare de 0.60 m grosime, poziționat conform coordonatelor de trasare, pe taluzul amonte, pe platforma special amenajată, sub protecția noroiului autoîntăritor premixat TIWO Dur 274 RC, material folosit la lucrări similare în străinătate.

Principalele caracteristici ale ecranului de etanșare sunt următoarele:

lățimea cupei;

încastrarea în roca impermeabilă (marnă argiloasă);

lățimea curentă a unui panou principal (numerotat cu numere impare, respectiv 1, 3, 5 etc.) de 9,60 m care se va realiza etapizat astfel:

3,40 m – etapa A

2,80 m – etapa C

3,40 m – etapa B

lățimea curentă a unui panou secundar (numerotat cu numere pare, respectiv 2, 4, 6 etc.) – etapa D este de 2,80 m;

lungimea totală a ecranului de etanșare este de 2.160 m;

lungimea unui singur panou principal este de 9,60 m;

nivelul de retenție normal 240,00 mdM;

nivelul maxim în timpul execuției 239,00 mdM;

platforma de lucru pentru echipamentul de bază aproximativ 244,50 mdM;

platforma de lucru pentru sistemul grindei mobile de ghidaj 243,00 mdM.

Panourile ecranului de etanșare se vor executa cu material compozit gata amestecat, material ce trebuie să fie reglementat în Romania.

Noroiul autoîntăritor folosit este noroi premixat TIWO Dur 274 RV care este un mortar uscat, gata preparat din fabricație, ce conține adeziv mineral și componente de argilă (Klinker din fabricație, zgură de furnal, bentonite și carbonat de calciu).

Prepararea suspensiei se realizează în gospodăria de noroi amplasată la baza taluzului aval al barajului, în zona centrală.

Dozajul pentru obținerea unui metru cub de suspensie de noroi autoîntăritor recomandat de firma producătoare este de 930 l apa și 200 kg de TIWO DUR 274 RV.

Materialul rezultat din excavare se va depune la baza taluzului aval în continuarea bernei de la piciorul barajului.

După terminarea execuției ecranului de etanșare între rosturile panourilor primare și secundare se vor executa injecții de impermeabilizare cu lapte de ciment.

Avantajele tehnologiei (TIWO) sunt:

caracteristicile de prelucrare ușoară ale suspensiei proaspete;

capacitatea de etanșare ridicată;

rezistența la eroziune ridicată după întărire;

rezistența mare la infiltrarea apei;

posibilitate simplă de adăugare;

caracteristici excepționale de amestecare;

prelucrabilitate ușoară și curată;

procese de lucru rapide;

viteze crescute de execuție;

calitatea amestecului este mult mai bună deoarece după cum am specificat mai sus, acesta este un mortar uscat preparat din fabricație, ce conține adeziv mineral și componente de argilă (Klinker din fabricație, zgură de furnal, bentonite și carbonat de calciu, iar mortarul uscat TIWO DUR – fost Solidur);

amestec de suspensie economică.

3.8. Etanșarea din jurul casetei galeriei turnului vechi

Turnul de manevra vechi având în componență două prize de apă amplasate la 231,50 mdM și respectiv 236,50 mdM, racordate la o conductă de transport a apei Dn 800 mm care are o panta medie de 2 ‰, se continuă cu goliri de fund dublu casetate în lungime de 80,00 m (tronsoane de 16,00 m).

Pentru etanșarea fundației de sub radierul galeriei casetate de la turnul vechi precum și în jurul casetei s-a propus realizarea unui ecran prin injecții cu rășini poliuretanice.

Execuția injecțiilor se va efectua după punerea la uscat a galeriei.

Pe perioada execuției injecțiilor cu rășini poliuretanice conducta de transport a apei Dn 800 mm va trebui parțial demontată pe zona de injecție.

Metoda de etanșare constă din:

Execuția unui caroiaj de foraje pe trei șiruri amplasate astfel:

Șirul 1 și 2 amplasat amonte și aval la aproximativ 0.60 m de axa ecranului, este constituit din foraje verticale, orizontale și înclinate formând o rozetă în jurul galeriei casetate cu lungimi variabile între 5,25 – 1,30 m, din care aproximativ 30 cm pentru fiecare foraj executat în beton iar restul în fundația barajului sau în umplutura barajului.

Numărul forajelor pentru fiecare șir este de 14 bucăți în lungime totală de 38,00 m, respectiv 76,00 m.

Șirul 3 amplasat central pe direcția axului ecranului este alcătuit din foraje verticale și orizontale amplasate central în fiecare casetă, în număr de 6 bucăți și lungime totală de aproximativ 15,70 m.

Prin foraje se vor injecta rășini cu flexibilitate ridicată cu rol de impermeabilizare a materialului în jurul casetelor. Impermeabilizarea din jurul pereților laterali precum și a tavanului este necesară deoarece utilajul de realizare a ecranului din noroi va avea o gardă de apropiere față de casetă de aproximativ 50 cm.

Materialul de impermeabilizare (injecții cu flexibilitate ridicată) se folosește la sigilarea suplimentară a elementelor structurale în contact cu pământul prin gelificarea locală a solului.

CAP. 4 – EXECUȚIA ECRANULUI DE ETANȘARE

4.1. Execuția ecranului de etanșare din noroi bentonitic

4.1.1. Lucrări pregătitoare pentru execuția ecranului din noroi autoîntăritor

Lucrările de la ecranul de etanșare din noroi autoîntăritor vor începe cu trasarea axului ecranului, folosind bornele existente în teren și a axei barajului.

Pentru asigurarea manevrelor instalației de excavat se va face degajarea aeriană a zonei pe o înălțime minimă egală cu adâncimea ecranului.

De-a lungul platformei în puncte diferite, se vor monta reperi de nivelment pentru verificarea cotelor ecranului.

4.1.2. Excavarea tranșeei ecranului

Trasarea panourilor se va face prin marcarea cu vopsea sau alte mijloace pe grinzile de ghidaj.

Limitele panourilor trasate și numerotate sunt reperele față de care se poziționează și se execută excavația.

Înaintea începerii excavației se va verifica calarea corectă a instalației în poziție de lucru și verticalitatea tijei de susținere a cupei atât în plan longitudinal cât și în plan transversal. Acest control se va face permanent, pe toată durata excavării panourilor.

Controlul verticalității este de foarte mare importanță deoarece abaterile de la verticalitate pot conduce la discontinuități în masa ecranului, în zonele rosturilor de lucru dintre panouri, la accidente prin surparea pereților tranșeei și la creșterea nejustificată a volumelor de lucrări.

Pentru amplasarea skipului pe una din părțile ecranului se va tine seama de modul de evacuare a materialului, respectiv pe partea platformei carosabile (partea dinspre apă).

Pe măsura excavării tranșeea se va umple, cu noroi autoîntăritor, nivelul acestuia în tranșee fiind totdeauna cu min. 1,00 m peste nivelul apei subterane, pentru a preveni prăbușirea pereților.

Cota platformei și a grinzilor de ghidaj a fost stabilită astfel încât să se respecte în general prevederile de mai sus.

Excavarea tranșeei se face în sistem alternativ, panou principal și secundar astfel:

-excavarea panoului principal având lungimea de 2,80 m (panoul nr. 3001);

– curățarea fundației tranșeei de eventualele depuneri;

– completarea cu noroi autoîntăritor;

– excavarea panoului principal următor (panoul nr. 3003), lăsând între ele o lungime de 2,10 m, pentru excavarea panoului secundar (panoul nr. 3002), etc;

– excavarea panoului secundar în lungime de 2,70 m, din care 2,10 m în teren natural, iar restul raclând câte 30 cm dreapta – stânga în cele două panouri principale adiacente.

Schema de amplasare a grinzilor de ghidaj pe panouri

După terminarea operației de excavare panoului primar, la noroiul din tranșee se adaugă o anumita cantitate de ciment calculată în funcție de suprafața panoului și în funcție de dozaj – metri cubi. Se amestecă noroiul argilos bentonitic cu cimentul timp de câteva minute prin barbotare cu cupa instalației Kelly, obținând-se în acest mod liantul de argilă – ciment.

Instalația Kelly trece apoi la săparea panoului secundar. Materialul rezultat din excavare se încarcă în autobasculante, se transportă și se descarcă în primul panou peste liantul argilos, se revine la panoul primar pentru puțin timp și prin introducerea cupei și a brațului de câteva ori până la baza panoului, se poate realiza o omogenizare mult mai bună a amestecului. Se obține în acest fel, un amestec de argilă – ciment și material aluvionar destul de omogen, fără goluri și care după o perioadă de aproximativ 28 zile prezintă caracteristici fizico–mecanice suficiente pentru satisfacerea condițiilor impuse de permeabilitate și rigiditate, dar care are și un suficient grad de plasticitate ce ii permite preluarea eventualelor deformații ale masivului de pământ pe care îl străbate, deformații ce apar în mod inerent în straturile de bază în cazul umpluturilor mari, sau în taluzurile excavațiilor adânci.

Pentru asigurarea unei raclări zig-zagate pe ambele panouri principale, pe față posterioară a cupei instalației de excavat se vor suda niște profile metalice (corniere).

Excavarea panourilor de 2,80 m și 2,10 m lungime se face în faze astfel:

faza I-a de aproximativ 2,50 m adâncime;

faza a II-a de avansare câte aproximativ 2,00 m;

faza a III-a de raclare a fundului tranșeei și pereților.

Înaintea începerii operației de excavare trebuie să se verifice următoarele:

-verticalitatea în cele două planuri a tijei și eventual verificarea poziției;

-fixarea utilajului pe poziția de lucru după reperele marcate pe pereții grinzii de ghidaj.

Controlul excavației se va face permanent prin măsurarea lățimii și adâncimi tranșeei.

În timpul executării se va urmări menținerea în permanență la un nivel relativ constant a fluidului din tranșee, prin completarea lui, astfel încât aceasta să fie permanent cu 20 – 30 cm sub nivelul superior al grinzilor de ghidaj.

Pentru asigurarea nivelului noroiului autoîntăritor la cota cerută mai sus, se vor lua măsuri de realizare a unui stoc tampon din acest fluid, de cel puțin 20 metri cubi, permanent proaspăt.

Durata minimă admisă între sfârșitul operației de turnare a panourilor principale adiacente și excavarea panoului secundar intermediar acestora este de 6 zile.

Având în vedere această cerința, se recomandă organizarea execuției ecranului cu ajutorul a două instalații care să lucreze consecutiv, una pentru panourile principale și alta pentru panourile secundare.

Executarea panourilor se va face în sistem succesiv sau alternativ, pe măsura avansării ecranului, având în vedere legătura prin raclarea între rosturile panourilor de o parte și alta pe aproximativ 10 – 15 cm cu dinții cupei de excavator.

Se va acorda o atenție deosebită excavației din faza a II-a de la baza panoului anterior, astfel încât să se asigure încastrarea în stratul impermeabil de argilă marnoasă și legătura de la același nivel, denivelarea maximă admisă a rosturilor între panouri este de 30 cm.

Lucrările suplimentare pentru prevenirea surpării pereților, sau în caz de surpare, în perioada de excavare sau umplere vor fi aduse la cunoștința dirigentului de șantier și consemnate în fisa de evidență a panoului, cu justificarea necesară.

În cazul în care la execuția unui panou, se constată că la cota indicată în proiect argila este foarte nisipoasă sau a apărut o lentilă de nisip, se va săpa în continuare până la găsirea argilei marnoase.

Această adâncime a fost stabilită pe baza studiilor geologice executate în zonă. Adâncimea definitivă va fi stabilită în funcție de situația din teren, astfel încât încastrarea ecranului să se realizeze obligatoriu 1,00 m în stratul impermeabil (argila marnoasă).

Pe timp friguros se vor lua măsuri necesare de preparare și transport, astfel încât temperatura fluidului să nu scadă sub +5°C iar suprafața expusă a ecranului se va acoperi cu rogojini sau folii de polietilenă, conform Normativ C16/84.

În perioada de lucru pe timp friguros, suprafața exterioară a ecranului se va acoperi cu saltele de rogojini.

După 28 zile de la terminarea execuției se va demola, cu unelte de mănă, la partea superioară a ecranului de etanșare pe o grosime de aproximativ 40 cm, îndepărtând-se materialul rezultat, iar suprafața astfel rămasă se va curăța cu apă și aer sub presiune.

Se va executa o etanșare a corpului ecranului prin acoperire cu un dop de pământ până la partea superioară a grinzilor de ghidaj, grosimea minimă fiind de 1,00 m.

4.1.3. Prepararea, controlul și transportul materialelor puse în operă

Noroiul bentonitic este preparat din argile speciale coloidale în amestec cu apă. Calitatea materialului se stabilește pe șantier prin efectuarea probei de umflare (după un repaus de 4 ore în apă).

Bentonita este componenta de bază pentru realizarea noroiului autoîntăritor. Bentonita care se folosește la prepararea suspensiei de noroi autoîntăritor trebuie să îndeplinească condițiile indicate în STAS 9305 – 81.

Prepararea suspensiei de bentonită se realizează în malaxoare cu ax vertical de tip IBN cu o capacitate de 3,5 mc.

Ordinea de introducere a componentelor în amestec va fi apă – bentonită activă, timpul de malaxare fiind 5 minute.

Dozajul se va definitiva prin încercări de laborator pentru obținerea unei suspensii de bentonită activată (hidratată 24 ore). Având în vedere proprietățile fizico-chimice ale bentonitei provenite de la cariera Vata, se indica un dozaj de suspensie de aproximativ 80 kg/m3.

La punerea în operă, suspensia de bentonită activată (hidratată 24 ore) va avea următoarele caracteristici:

vâscozitatea aparentă determinată prin măsurarea timpului de scurgere prin pâlnia Marsh a unei cantități de 1000 cm de suspensie, timpul admisibil fiind de 34-37 sec;

densitatea suspensiei determinată prin cântărire, condiția de admisibilitate fiind de 1,04 – 1,06 kg/dm3;

stabilitatea suspensiei, reprezentând volumul sedimentului în cm3 la 100 cm3 de suspensie lăsata în repaus 24 ore, condiția de admisibilitate fiind de 99 cm3.

Rețeta se stabilește de către laborator în funcție de natura terenului.

Prepararea noroiului autoîntăritor se va face în același malaxor cu ax vertical tip IBN, ordinea de introducere a componenților fiind suspensia de bentonită, apoi cimentul. Malaxarea amestecului se va face minim 15 minute, asigurând-se astfel omogenitatea amestecului.

Cimentul trebuie să îndeplinească condițiile impuse de SR 1500/96, verificând-se timpul de priză, constanta de volum și rezistențele mecanice.

Transportul suspensiei de bentonită de la locul de preparare la locul de punere în operă se va realiza prin pompare utilizând-se conducte rigide.

Față de rețeta recomandată și ținând cont de rezultatele obținute la alte lucrări, caracteristicele noroiului autoîntăritor orientativ vor fi:

densitate maximă 1,20 kg/dm3;

vâscozitatea aparentă determinată cu pâlnia Marsh 38 – 40 sec;

stabilitatea suspensiei, prin determinarea procentului de apă separate la suprafața liberă la 100 cm3 de suspensie 2,1%;

Unele caracteristici fizice finale ale ecranului de noroi autoîntăritor orientativ vor fi următoarele:

– coeficient de permeabilitate minim 2 x 10-6cm/s;

– rezistența la compresiune monoaxială minimă 300 kPa.

Modul de prelevare a probei: luarea unei probe de bentonită pentru a fi supusă verificării se va efectua cu ocazia aprovizionării fiecărui lot nou și pe măsura execuției, la prepararea și la punere în operă.

4.1.4. Executarea forajelor de control în corpul ecranului de etanșare

Prezentul subcapitol descrie executarea forajelor de control în corpul ecranului de etanșare din noroi autoîntăritor, și anume:

– amplasamentul forajelor de control;

– execuția forajelor de control;

– probe de permeabilitate;

– injecții;

– metodologia de laborator.

Prevederile sunt obligatorii pentru executarea în bune condiții a forajelor de control în corpul ecranului de etanșare din beton.

4.1.4.1. Amplasamentul forajelor de control

Poziția forajelor de control și a etanșeității ecranului vor fi stabilite în funcție de rezultatele de laborator, ale gradului de impermeabilitate, identificând astfel zonele în care nu este respectat criteriul de calitate.

4.1.4.2. Executarea forajelor

Forajele se vor executa numai în prezența geologului.

Forajele de control vor avea diametrul cuprins între 59 – 91 mm.

Diametrul optim poate fi stabilit și experimental, avându-se în vedere, în principal, asigurarea verticalității. Problemele de permeabilitate vor fi executate descendent.

Pe măsura execuției forajelor vor fi prelevate probe de ecran care vor fi inventariate după adâncime și tronson și depuse în lăzi speciale pentru probe. Se va avea grijă ca amplasamentul forajului în câmpul panoului să fie cât mai apropiat de axul ecranului.

Se va verifica permanent orizontalitatea și verticalitatea instalației de foraj. Săparea se va realiza cu freze cu diamant, doar în sistem rotativ și, în nici un caz, percutant sau rotopercutant. Adâncimea forajelor va fi egală cu cea a panoului plus 1,0 m în roca de bază.

4.1.4.3. Probe de permeabilitate

Probele de permeabilitate se vor realiza în sistem descendent, pe tronsoane de 3 – 5 m adâncime, cu packer mecanic simplu, cu circuit deschis prin strângere la suprafață.

Efectuarea probelor de permeabilitate se va face cu ajutorul unor pompe cu piston sau pompe cu membrane, care pot transmite uniform gradienții de presiune, în perfectă stare de funcționare, dotate cu manometru cu glicerină de 4 atm. și având un diametru de d = 100 mm.

Probele de permeabilitate se efectuează la cel puțin 90 de zile de la executarea ecranului în zona respectivă.

Înainte de începerea probelor de permeabilitate, se va înregistra cu precizie nivelul apelor râului Siret în zona acumulării.

Presiunea de serviciu la nivelul tronsonului testat nu va depăși 2,0-2,5 atm.

Probele se vor realiza în trepte de 0,5 atm ½ ora. Presiunea maximă (2,0 – 2,5 atm) se va menține constantă timp de 4 ore.

Pentru execuția probelor de permeabilitate se vor parcurge următoarele etape:

– se pune în apa în habă până la un nivel, care se determină cu ajutorul unei mire gradate sau cu un tub de nivel. Haba va avea capacitatea mai mica de 1 mc, fiind adaptată pierderilor mici de apă care sunt estimate. Pentru precizia măsurătorilor se va folosi tija gradată cu flotor solidară cu habă sau tija gradată cu flotor și micrometru;

– se pompează apa sub prima treaptă de presiune și, din momentul în care presiunea măsurată la manometru devine constantă, se măsoară nivelul apei în habă la intervale de 5 minute;

– pomparea apei sub o treaptă de presiune durează până când debitul injectat rămâne constant la cel puțin trei citiri consecutive. Când această condiție este îndeplinită se trece la treapta următoare de presiune, procedându-se în mod asemănător;

– rezultatele probelor de permeabilitate vor fi înregistrate, în care vor fi prezentate inclusiv calculele capacitații specifice de absorbție cu relația:

qs=Q/L x T x P (litri/metru x minut x 0,1 atm)

în care: – qs este capacitatea specifică de absorbție;

Q este debitul de apă pierdut în regim (litri);

L este lungimea tronsonului (metri);

T este timpul de încercare (minute);

p este presiunea (0,1 atm).

Pierderea medie de apă admisibilă poate fi de qs=0,01 l/m x min x 0,1 atm (criteriul Lugeon).

Probele de permeabilitate se vor executa pe toate tronsoanele în mod unitar, fără întreruperi la nivelul orelor. Dacă apar defecțiuni, proba de permeabilitate se va relua de la început.

4.1.4.4. Injecții

Injecțiile se vor realiza doar în forajele și tronsonale în care s-au depășit capacitățile de absorbție maxime impuse, respectiv qs=0,01 l/m x min x 0,1 atm.

Pentru realizarea injecțiilor pe tronsoane intermediare din cadrul forajului se va utiliza packer mecanic dublu cu armare de la suprafața.

Injecțiile se vor realiza în sistem ascendent.

Durata injecției, cantitatea de ciment pe ml și factorul apă/ciment funcție de permeabilitatea specifică pe tronson sunt prezentate în tabelul următor:

* după consumarea cantității de suspensie recomandată, se oprește injectarea și se lasă să facă priză minimum 72 ore, după care se reia injectarea cu suspensie 5:1.

Refuzul poate fi considerat atunci când pentru un metru din tronsonul respectiv, debitul de suspensie injectat la presiunea maximă prevăzută nu depășește 0,3 – 0,5 l/min.

Pentru cazul concret de consolidare a ecranului în zone cu fisuri, se consideră suficiente rețetele de A/C=5/1 și 3/1. Celelalte cazuri au fost luate în considerare pentru situații excepționale.

Se recomandă ca injecțiile să înceapă cu suspensii instabile (amestecuri simple apă-ciment), să continue cu suspensii stabile și să se încheie eventual cu suspensii instabile până la obținerea refuzului.

Umplerea forajului se va realiza cu o suspensie de consistență ridicată (A/C=1/1+1/2). În timpul umplerii forajului nu se admit goluri de aer în foraj sau apărute datorita procedeelor tehnologice.

4.2. Execuția ecranului de etanșare prin metoda CSM – Cutter Soil Mixing (săpare și mixarea „în situ” a pământurilor)

Acest capitol cuprinde condițiile ce trebuise respectate la realizarea etanșării cu noroiul autoîntăritor a terenului de fundare al barajului Vârșolț, pe râul Crasna, jud. Sălaj, utilizând tehnologia de săpare și mixare în adâncime a pământurilor (C.S.M).

Metoda C.S.M. (săpare și mixarea „în situ” a pământurilor) pentru realizarea pereților mulați etanși, constă în săparea cu două discuri tăietoare rotative a unor tranșee succesive de diverse lățimi și adâncimi, amestecarea pământului cu noroi bentonitic simultan cu săparea și în faza a doua, omogenizarea și injectarea ascendentă a amestecului rezultat, cu suspensie de ciment, concomitent cu extragerea șapelor.

Caracteristicile pereților mulați etanși sunt influențați de mai mulți factori dintre care cei mai importanți sunt starea naturală a pământurilor ce urmează a fi tratate, materialele și dozajele aplicate și parametrii de săpare, de mixare și de injectare utilizați.

4.2.1. Execuția peretelui mulat etanș

4.2.1.1. Lucrări pregătitoare

Execuția peretelui mulat etanș se începe cu trasarea axei ecranului utilizându-se bornele existente în zona și repere de referință înafara lucrării, protejați împotriva deteriorării.

Limitele panourilor, numerotate, se marchează cu vopsea sau cu alte mijloace astfel încât ele să fie vizibile pe tot parcursul lucrărilor.

La nivelul coronamentului, înspre paramentul aval, pe toata lungimea proiectată a ecranului se execută o platformă de lucru orizontală cu lățimi de aproximativ 9 m și grosimi de 0,30 m, din materiale adecvate (balast, piatră spartă, etc) bine compactate, în măsură să asigure stabilitatea echipamentelor de lucru șenilate, în greutate de aproximativ 90t.

4.2.1.2. Tranșeea de ghidaj

Coliniaritatea peretelui mulat etanș, stabilitatea pereților tranșeei în apropierea nivelului fluctuant al noroiului autoîntăritor și recuperarea acestuia în vederea refolosirii, se asigură prin intermediul unei tranșee de 50 + 2,5-5,0 cm lățime și 70-1000 cm adâncime, cu pereții din beton armat. Se va avea grijă ca grinzile de ghidaj să aibă suprafața superioară la cota platformei de lucru.

Deplasarea accidentală a grijilor de ghidaj spre interior se asigură prin distanțieri rigizi amplasați la distanțe convenabile de aproximativ 2-3m, atât la partea lor superioară, cât și la partea inferioară.

Pe toata lungimea platformei de lucru se montează repere de nivelment pentru verificarea cotei peretelui mulat etanș.

4.2.1.3. Excavarea ecranului de etanșare prin metoda CSM

Limitele panourilor trasate și numerotate vor constitui repere față de care se poziționează și se realizează săparea tranșeelor.

În fișa fiecărui panou se înregistrează cotele inferioare și superioare ale săpăturii și amestecului, raportate la limitele panoului.

Înainte de începerea săpăturii se verifică verticalitatea după două direcții a prăjinilor de săpare și a discurilor tăietoare, precum și petrecerea peste panoul săpat anterior, în vederea asigurării continuității panourilor la toate nivelurile, atât pe verticală cât și pe orizontală. Controlul verticalității prăjinilor de săpare se face în mod obligatoriu permanent, pe tot parcursul săpării panourilor.

Excavarea se poate face continuu sau în panouri succesive de 50 cm lățime și 2,80 m lungime până la adâncimile prevăzute în proiect, în orice condiții asigurându-se încastrarea ecranului etanș minim 1,00 metru în roca de bază mărnoasă.

Excavarea unui panou se face înainte ca noroiul autoîntăritor din panoul vecin să obțină o rezistență suficientă. Timpii programați pentru desfășurarea tuturor operațiunilor vor fi corelați cu timpii de intrare a amestecului autoîntăritor stabiliți anterior începerii lucrărilor.

Sapa construită din două discuri tăietoare avansează în teren prin rotire în același plan vertical, dislocă mecanic pământul înspre exteriorul panoului, îl amestecă și fluidizează cu suspensia de bentonită injectată între cele două discuri prin intermediul prăjinilor de săpare.

După atingerea adâncimii proiectate, se modifică sensul de rotație a discurilor tăietoare și se începe extragerea acestora simultan cu efectuarea injecției secundare (ascensională) a suspensiei de ciment. În acest fel se realizează amestecarea cu laptele de ciment injectat și reomogenizarea materialului rezultat.

Se acordă o atenție deosebită mixării și injectării stratului de pietriș cu nisip și bolovăniș existent în fundație imediat asupra rocii de bază mărnoasă.

În urma unor determinări suplimentare și ținând seama de caracterul argilos al cuverturii din terenul de fundare și al umpluturilor din baraj, se poate avea în vedere ca injectarea secundară cu suspensie de ciment să se facă numai în dreptul stratului necoeziv din pietrișuri existent în fundație plus minim 2,00 m deasupra, cu condiția ca în injecția primară să se folosească și ciment.

În mod obligatoriu la extragerea discurilor se menține rotația acestora pentru o cât mai bună mixare și omogenizare a amestecului dintre pământ și noroiul bentonitic.

Tot timpul operațiunilor de injectare, noroiul bentonitic (injectarea primară) și respectiv laptele de ciment (injectarea secundară) sunt introduse în teren prin pompare continuă cu asigurarea debitelor necesare.

Dacă în timpul săpării se observă căderi bruște, importante ale mixturii existente în excavație, săpătura se va completa imediat cu surplus de noroi bentonitic pentru menținerea nivelului amestecului autoîntăritor, la cota prevăzută. Pentru aceasta se vor lua măsuri de asigurare a unui stoc tampon de noroi bentonitic de minim 20 m3 pentru fiecare panou.

În cazul în care în timpul excavației se produc surpări ale pereților, săparea se întrerupe imediat, tranșeea se umple cu dozaj slab de 75-100 kg ciment/m3, se extrage garnitura de săpare și se reîncepe săparea în beton la interval de 12-24 ore de la întrerupere.

Viteza de rotație, viteza de extragere și debitele pompate, se ajustează în permanență astfel încât să se asigure o cât mai bună omogenizare și plasticizare a terenului tratat.

Surplusul de noroi bentonitic rezultat după mixare, se poate refolosi după recondiționarea în unitatea de deznisipare, cu condiția ca aceasta să respecte caracteristicile inițiale de folosire stabilite prin determinări de șantier.

Metoda C.S.M de realizarea a pereților etanși nu impune măsuri speciale de tratare a rosturilor dintre panouri. Etanșeitatea acestora se realizează prin suprapunerea noului panou cu minim 20 cm peste panoul vecin executat anterior.

Pe timp friguros temperatura noroiului bentonitic și a suspensiei de ciment trebuie să fie peste +5°C, iar pentru protecție, suprafața superioară a ecranului se acoperă cu pământ, rogojini, folii de polietilena, etc.

Toate materialele în exces rămase după terminarea lucrărilor se vor depozita în locuri adecvate, stabilite în prealabil.

4.3. Calitatea și prepararea noroiului bentonitic și a suspensiilor de ciment

4.3.1. Noroiul bentonitic

Noroiul bentonitic injectat în timpul săpării are rolul ca mixat cu pământul dislocat, să asigure stabilitatea pereților tranșeei, să omogenizeze, să plasticizeze și să impermeabilizeze amestecul realizat, iar reamestecat cu suspensia de ciment utilizată în injecția secundară (ascendentă) să genereze noroiul autoîntăritor.

Noroiul bentonitic reprezintă un amestec în diferite proporții de bentonită și apă, cu proprietății tixotropice ridicate, preparat în instalații speciale. După punerea în operă și amestecarea cu pământul dislocat, acesta trebuie să asigure:

– menținerea în suspensie a particulelor de pământ dislocate;

– stabilirea pereților săpăturii;

-realizarea unui ecran omogen, cu plasticitate ridicată și permeabilitate mică;

– realizarea unui amestec autoîntăritor omogen și impermeabil prin remixare cu suspensia de ciment.

În șantier se asigură habe metalice sau batale cu capacitați suficiente pentru pregătirea, prepararea și reciclarea noroiului bentonitic.

Anterior preparării prin amestecare, bentonita se hidratează prin depunerea a 100 kg bentonită în 400 litri apă (sau multiplii ale acestor cantități) și lăsarea la macerare minim 24 de ore.

Înainte de utilizare, suspensia de bentonită și apă se amestecă și se omogenizează în malaxoare cu minim 1000 turații pe minut. Timpul de amestecare este funcție de caracteristicile tixotropice ale bentonitei folosite și de viteza de malaxare, în orice situație, minim 5 minute.

Rețetele de preparare a noroiului autoîntăritor se vor stabili în șantier funcție de tipul de bentonită aprovizionat, de stratificația întâlnită și de parametrii de lucru (presiune de injectare, vitezele de rotație și avansare și extragere, etc). La stabilirea dozajelor se va avea în vedere ca în faza finală, după amestecarea cu terenul dislocat (a materialului argilos pe 16-18 metri adâncime și nisip cu pietriș și bolovăniș în bază și injectarea inițială ) cu suspensie bentonitică și secundară (cu lapte de ciment) peretele mulat etanș trebuie să fie omogen și să prezinte o rezistență la compresiune de minim 400 kPa, un coeficient de permeabilitate pe orizontală de 1×10 cm/sec și un timp de întărire de 72 ore.

Orientativ rețeta pentru obținerea unui amestec cu caracteristicile de mai sus este următoarea (inclusiv terenul dislocat și amestecat cu materialele injectate):

Apă 400-700 l/m3

Ciment 80-300 kg/m3

Nisip 500-1000 kg/m3

Bentonită sodică 20-50 kg/m3

Sau bentonită calcică 40-100 kg/m3

Sau argilă 40-350 kg/3.

CAP. 5 – CURBA INFILTRAȚIILOR PRIN GeoStudio SEEP/W

5.1. Realizarea modelului ȋn GeoStudio SEEP/W

Realizarea curbei de infiltrație pentru barajul de pământ de la Vârșolț s-a efectuat cu ajutorul programului GeoStudio SEEP/W.

GeoStudio SEEP/W este un produs software care utilizează metoda elementului finit pentru analiza infiltrației apei și disiparea presiunii apei in porii materialelor solului și rocii. Acest software aparține pachetului de programe specializate pentru ingineria geotehnică al Geoslope International Calgary Alberta, Canada.

Ȋn acest program se pot modela probleme simple ȋn regim saturat și probleme complexe ȋn regim nesaturat.

5.1.1. Selectarea secțiunii și a datelor de calcul

Prima modelare a infiltrațiilor ȋn GeoStudio SEEP/W s-a efectuat pe barajul de pământ înainte de executarea lucrărilor de îmbunătățire a barajului, pe care îl vom numi baraj inițial, iar a doua modelare a infiltrațiilor s-a efectuat după executarea lucrărilor de îmbunătățire, și anume după execuția ecranului de etanșare ce asigură atât etanșarea fundației cât și a corpului barajului, pe care îl vom numi baraj final.

Ȋn momentul de față supravegherea curbei de infiltrație prin corpul barajului se face prin 5 secțiuni dotate cu 20 de foraje, și anume 4 foraje pe secțiune.

Pentru aceste foraje piezometrice au fost trasate grafic datele măsurate pe secțiune longitudinală ȋn perioada 1996 – 2020.

Ȋn aceste foraje nivelul apei se măsoară cu ajutorul sondei fluier existente în dotare. Forajele numerotate cu indicele 1 sunt amplasate pe paramentul amonte, cu indicele 2 pe coronament în aval de ecranul de etanșare, cu indicele 3 pe berma aval și cu indicele 4 forajele de pe platforma aval baraj.

Din analiza graficelor de mai jos se observă că anumite piezometre prezintă unele variații de nivel care nu respectă tiparul general, iar pentru a evita pe cât posibil aceste anomalii, se vor lua ȋn considerare datele măsurate din perioada 1996-1999 pentru barajul inițial și 2015-2019 pentru barajul final.

Pentru trasarea curbei de infiltrație s-a ales secțiunea Fc 4 deoarece ȋn această secțiune toate cele 4 foraje au fost ȋn stare bună de funcționare și s-au înregistrat măsurători începând cu 1996.

Foraje executate pe paramentul amonte Fc 3.1 și Fc 4.1

Foraje executate pe coronament Fc 1.2, Fc2.2, Fc 3.2, Fc 4.2 și Fc 5.2

Foraje executate pe banchetă Fc 1.3, Fc2.3, Fc 3.3, Fc 4.3 și Fc 5.3

Foraje executate la baza taluzului aval Fc 1.4, Fc2.4, Fc 3.4, Fc 4.4 și Fc 5.4

Trasarea curbei de infiltrație se va efectua pentru valorile minime și maxime ale nivelului apei din lac din cele două perioade menționate mai sus.

După cum am precizat anterior, pentru modelarea ȋn GeoStudio SEEP/W se va alege secțiunea IV, iar pentru a evidenția mai bine evoluția curbei de infiltrație înainte și după execuția ecranului de etanșare se vor alege măsurătorile piezometrice Fc4.1, Fc 4.2, Fc 4.3 și Fc 4.4 la valori identice maxime și minime a nivelului apei ȋn lac între anii 1996-1998 pentru barajul inițial și 2018-2019 pentru barajul final. Ȋn urma analizării măsurătorilor efectuate între anii 1996-1998 și 2018-2019, s-a identificat următoarele:

– nivelul minim al apei ȋn lac identic, la cota 239.16 la data de 16/10/1996 pentru barajul inițial, iar la data de 06/11/2019 pentru barajul final;

– iar nivelul maxim al nivelului apei ȋn lac identic, la cota 240.26 la data de 13/07/1998 pentru barajul inițial și 240.26 la data de 19/06/2019 pentru barajul final.

Poziția forajelor ȋn secțiunea IV, poziția acestora fiind similară și ȋn celelalte patru secțiuni

Valori identice ale nivelului apei ȋn lac

Valorile considerate la trasarea curbei de infiltrație – fig.

Din analiza tabelului de mai sus, se observă că forajele de pe paramentul amonte, din amonte de ecranul de etanșare, arată în general nivelul în lac, uneori având valori chiar peste cele măsurate la mira hidrometrică. Ținând cont de acest fapt, nu prezintă credibilitate și nu sunt introduse cu valori în secțiunile transversale de măsurare a curbei de depresie din corpul barajului.

Pentru determinarea curbei de infiltrație atât ȋn GeoStudio cât și prin calcul analitic, se va trasa curba de infiltrație ȋn urma măsurătorilor efectuate, atât pentru barajul inițial cât și pentru cel final la valoarea medie a nivelului apei ȋn lac:

Valorile medii considerate la trasarea curbei de infiltrație – fig.

Curba de infiltrație ȋn secțiunea IV pentru barajul inițial – nivelul minim al apei ȋn lac 16/10/1996 și nivelul maxim al apei ȋn lac 13/07/1998

Curba de infiltrație ȋn secțiunea IV pentru barajul final – nivelul minim al apei ȋn lac 06/11/2019 și nivelul maxim al apei ȋn lac 19/06/2019

Curba de infiltrație ȋn secțiunea IV pentru barajul inițial – nivel mediu al apei ȋn lac 1998-1996

Curba de infiltrație ȋn secțiunea IV pentru barajul final – nivel mediu al apei ȋn lac 2019

5.1.2. Modelarea curbei de infiltrație ȋn GeoStudio SEEP/W

Ȋn primă fază s-au introdus caracteristicile geometrice, realizate scara 1:1, iar cotele de nivel raportate la nivelul Mării Baltice.

Apoi s-au introdus caracteristicile pământului obținute prin efectuarea unor măsurători de laborator și teren.

La efectuarea modelării s-au trasat poligoane închise, acceptând-se ipoteza că pe toată suprafața unei regiuni, a unui poligon, caracteristicile pământului sunt constante.

Secțiunea barajului de pământ înainte de efectuarea lucrărilor de îmbunătățire trasată ȋn programul GeoStudio SEEP/W

Secțiunea barajului de pământ după efectuarea lucrărilor de îmbunătățire trasată ȋn programul GeoStudio SEEP/W

Discretizarea elementului ȋn elemente finite s-a efectuat prin rafinarea, îndesirea rețelei pentru ecranul de etanșare și o rețea mai rară pentru corpul barajului. Mărimea medie a unui element finit din ecranul de etanșare este de 0.72 m iar pentru corpul barajului de 2m, ȋn cazul barajului final, iar ȋn cazul barajului inițial mărimea medie a unui element finit este de 2 m. Rețeaua de elemente finite obținută este prezentată ȋn figura de mai jos.

Discretizarea secțiunii ȋn elemente finite a barajului de pământ înainte de efectuarea lucrărilor de îmbunătățire

Discretizarea secțiunii ȋn elemente finite a barajului de pământ după efectuarea lucrărilor de îmbunătățire

S-au impus două condiții de margine: amonte și aval. Ȋn aval, condiția de margine este dată de sistemul de drenaj, iar ȋn amonte, condiția de margine este dată de nivelul apei ȋn lacul de acumulare.

Condițiile de margine impuse ȋn cazul barajului inițial

Condițiile de margine impuse ȋn cazul barajului final

GeoStudio SEEP/W nu permite introducerea piezometrelor ca și condiții de margine ȋn program, așadar prin calibrarea modelului se așteaptă ca nivelul piezometric generat de program sa fie identic cu cel măsurat.

Cunoscând condițiile de margine ale datelor de intrare și de ieșire, acestea din urmă fiind nivelul apei in piezometre, se vor modifica caracteristicile pământurilor, ȋn special coeficientul de permeabilitate k.

Pentru a obține un model calibrat, s-au efectuat rulări repetate ale programului prin ajustarea coeficienților, obținând-se astfel o alură similară a graficelor calculate și măsurate.

Ȋn figura de mai jos este prezentată curba de infiltrație rezultată prin efectuarea modelării modelului, precum și a spectrului presiunii hidrostatice. Ȋn urma modelării ȋn GeoStudio SEEP/W s-au obținut coeficienții necesari pentru calculele analitice, utilizați ȋn subcapitolul următor.

Curba de infiltrație ȋn secțiunea IV pentru barajul inițial – nivel mediu al apei ȋn lac 1998-1996 obținută ȋn programul GeoStudio ȋn mediu nesaturat/saturat

Curba de infiltrație ȋn secțiunea IV pentru barajul final – nivel mediu al apei ȋn lac 2019 obținută ȋn programul GeoStudio ȋn mediu nesaturat/saturat

Curba de infiltrație ȋn secțiunea IV pentru barajul inițial – nivel mediu al apei ȋn lac 1998-1996 obținută ȋn programul GeoStudio ȋn mediu saturat

Curba de infiltrație ȋn secțiunea IV pentru barajul final – nivel mediu al apei ȋn lac 2019 obținută ȋn programul GeoStudio ȋn mediu saturat

CAP. 6 – BAZELE TEORETICE PRIVIND INFILTRAȚIA APEI

6.1. Bazele teoretice privind infiltrația apei

Ȋn cazul studiat, terenul (pământul, solul sau roca fisurată) este mediul permeabil prin care are loc mișcarea apei, și anume infiltrația.

Terenul ȋn realitate este neomogen și anizotrop, dar pentru obținerea unor rezultate satisfăcătoare ȋn urma efectuării calculului infiltrației, terenul va fi considerat omogen și izotrop, iar aceasta presupunere se numește schematizarea condițiilor naturale. Schematizarea condițiilor naturale se referă atât la caracteristicile și geometria mediului permeabil, cât și la cauzele care provoacă mișcarea apei, ȋn calcule acestea fiind luate ȋn considerare ca și condiții de margine și condiții inițiale. [7]

Cele mai utilizate metode de calcul a infiltrațiilor sunt:

Metoda Pavlovski;

Metoda Dupuit;

Metoda Casagrande;

Metoda Numerov;

Software specializat pentru calculul infiltrațiilor.

6.1.1. Legea lui Darcy

La baza tuturor metodelor de calcul a infiltrațiilor sta legea lui Dracy. Darcy a descoperit experimental probe de nisip, proporționalitatea dintre debitul infiltrat Q cu secțiunea de scurgere A, cu un gradient hidraulic I și cu un coeficient constant de permeabilitate k [7]:

Legea lui Darcy [7]

P-piezometre; LP – linia piezometrică; PRO – plan de referință orizontal

Q=k*A*I [m3/s] (1)

ȋn care:

A este secțiunea de curgere ce cuprinde atât porii cât și particulele materialului granular [m2];

k este coeficientul de permeabilitate [m/s];

I este gradientul hidraulic

Gradientul hidraulic este raportul dintre diferența de sarcina hidraulică și lungimea liniei de curent și este adimensional:

(2)

Viteza de infiltrație este:

v=k*I (3)

Sarcina hidraulică este exprimată prin [7]:

(4)

ȋn care:

z este cota;

p este presiunea;

γw este greutatea volumică a apei;

ultimul termen, reprezentând energia specifică cinetică, poate fi neglijat, astfel încât rezultă formula:

(5)

Fig [9]

6.1.2. Spectrul hidrodinamic ȋn medii omogene și izotrop

Spectru hidrodinamic este alcătuit din două familii de curbe ȋn plan vertical, și anume de liniile echipotențiale, ȋn care φ=const sau H=const și liniile de curent, ȋn care ψ=const sau q=const. [7]

Figura – Spectrul hidrodinamic

Spectrul hidrodinamic este reprezentarea grafică ȋn planul (x,y) a celor doua familii de curbe φ(x,y)=const și ψ(x,y)=const. Reprezentarea se face intre doua curbe vecine, ȋn ȋntreg domeniul sau pe zone de mișcare astfel încât diferența dintre două potențiale φi+1- φ1=Δ φ să fie constantă, asemenea și diferența dintre două valori ale funcțiilor de curent să fie ψ i+1- ψ 1=Δ ψ constantă. Astfel se obține o rețea de dreptunghiuri curbilinii, având raportul celor două laturi

=const. [7]

Proprietățile spectrului hidrodinamic ȋn medii omogene și izotrope sunt:

-liniile echipotențiale și liniile de curent se intersectează sub unghiuri drepte;

-liniile echipotențiale nu se intersectează intre ele, asemenea nici cele de curent, excepție fac punctele singulare ȋn care intersecția este doar teoretică, practic acest lucru nefiind posibil, deoarece s-ar presupune posibilitatea atingerii unor viteze infinit de mari;

– dacă se alege o diferență constanta intre valorile liniilor echipotențiale și a celor de curent Δ φ=Δ ψ, spectrul hidrodinamic este pătratic, ȋn fiecare pătrat curbiliniu putând-se înscrie un cerc;

– spectrul hidrodinamic nu depinde de valoarea absolută a coeficientului de permeabilitate, ci numai de raportul acestor coeficienți din diferite zone ale domeniului. [7]

Spectrul hidrodinamic, desenat la scară, permite calculul următorilor parametri hidraulici:

– gradientul hidraulic;

– viteza de infiltrație medie;

– debitul infiltrat;

– distribuția presiunilor. [7]

6.2. Calculul infiltrațiilor prin metode analitice

CAP. 7 – CONCLUZII

Ȋn Capitolul I am prezentat descrierea generală a amplasamentului și scopul acestei lucrări prin punerea în siguranță a Acumulării Vârșolț deoarece aceasta a fost proiectată inițial ca și acumulare nepermanentă cu rol strict de apărare împotriva inundațiilor, dar a fost dată în folosință ca și acumulare permanentă cu rol de alimentare cu apă a municipiului Zalău și a orașului Șimleu Silvaniei. Schimbarea funcțiunii acumulării și a regimului de exploatare s-a făcut fără a fi prevăzute elemente de etanșare ale fundației și ale barajului.

Pentru îmbunătățirea siguranței barajului și pentru rezolvarea deficiențelor constatate ȋ exploatare, dar precum și ca urmare a schimbării funcțiunii din acumulare nepermanentă în acumulare permanentă, s-a propus execuția unui ecran de etanșare peste NNR – Nivelul Normal de Retenție situat la cota 240.00, respectiv de pe platforma special amenajată la cota 243,00 mdM, ce va asigura atât etanșarea fundației cât și de etanșarea corpului barajului.

Adâncimea definitivă a fost stabilită în funcție de situația din teren, astfel încât încastrarea ecranului trebuie să se realizeze obligatoriu 1,00 m în stratul impermeabil (argila marnoasă).

Ȋn Capitolul II am prezentat deficiențele constatate ȋn exploatare și lucrări propuse pentru remedierea acestora.

Câteva dintre cele mai importante deficiențe constatate înainte de efectuarea lucrărilor de îmbunătățire sunt:

funcționarea necorespunzătoare a echipamentului hidromecanic la turnul de manevră, existând posibilitatea blocării stavilei în poziția deschisă;

infiltrații prin pereții turnului de manevră și ale galeriei de golire cauzate de degradarea betoanelor;

la nivele ale apei în lac de peste 239.00 mdM, s-au semnalat niveluri piezometrice ridicate cu 1.50-3.50 m peste nivelul teoretic, la forajele din bancheta 239.50 mdM din zona centrală a barajului și descărcarea curbei de depresie pe taluzul aval, la nivelul banchetei 234.50 mdM;

funcționarea necorespunzătoare și colmatarea unor foraje piezometrice;

Printre cele mai importante lucrări propuse pentru remedierea deficiențelor constatate ȋn exploatare sunt:

Lucrări de îmbunătățire a siguranței barajului în exploatare: lucrări de etanșare a barajului și fundației, reprofilarea barajului la secțiunea proiectată, lucrări pentru realizarea drenajului aval, reparații la deversorul de ape mari, lucrări de etanșare a galeriei vechi, lucrări de evacuare a apei din galeria noua, reprofilarea canalului de evacuare aval, reparații la canalul de evacuare a golirii de fund turn nou, umăr stâng; Amenajări antierozionale a conturului lacului prin realizarea unei perdele de salcâm pe perimetrul lacului, lucrări de apărări de mal;

Lucrări pentru reducerea transportului aluvionar în lac, pe râul Crasna și afluenții săi, amonte de lac prin realizarea unor apărări de mal, praguri de fund, praguri de colmatare, recalibrări de albie.

Ȋn Capitolul III am continuat cu descrierea lucrărilor componente ale amenajării existente dintre care putem enumera descrierea barajului, turnurilor de manevră, a deversoarelor, a prizelor, a canalului de debușare și a canalului colector, de asemenea și o scurtă descriere a lucrărilor de etanșare a barajului și fundației.

Ȋn Capitolul IV s-a prezentat execuția ecranului de etanșare din noroi bentonic care constă ȋn utilizarea instalației Kelly, iar procedeul constă ȋn excavarea tranșeei adânci folosind o cupă cu fălci acționate hidraulic care nu produc șocuri mecanice în timpul săpăturii, cupa fiind legată rigid de o tijă ce culisează ȋntr-un ghidaj fixat de brațul unui utilaj purtător. Cupa este ghidată prin intermediul grinzilor de ghidaj metalice iar săpătura este menținută de noroiul bentonitic.

Metoda CSM constă în săparea cu două discuri tăietoare rotative a unor tranșee succesive de diverse lățimi și adâncimi, amestecarea pământului cu noroi bentonitic simultan cu săparea și în faza a doua, omogenizarea și injectarea ascendentă a amestecului rezultat, cu suspensie de ciment. Execuția peretelui mulat etanș se începe cu trasarea axei ecranului utilizându-se bornele existente în zona și repere de referință înafara lucrării, protejați împotriva deteriorării.

Limitele panourilor, numerotate, se marchează cu vopsea sau cu alte mijloace astfel încât ele să fie vizibile pe tot parcursul lucrărilor.

La nivelul coronamentului, înspre paramentul aval, pe toata lungimea proiectată a ecranului se executa o platformă de lucru orizontală cu lățimi de aproximativ 9 m și grosimi de 0,30 m, din materiale adecvate (balast, piatră spartă, etc) bine compactate, în măsură să asigure stabilitatea echipamentelor de lucru șenilate, în greutate de aproximativ 90t.

Comitent cu extragerea șapelor.

Excavarea unui panou se face înainte ca noroiul autoîntăritor din panoul vecin să obțină o rezistență suficientă. Timpii programați pentru desfășurarea tuturor operațiunilor vor fi corelați cu timpii de intrare a amestecului autoîntăritor stabiliți anterior începerii lucrărilor.

Sapa construită din două discuri tăietoare avansează în teren prin rotire în același plan vertical, dislocă mecanic pământul înspre exteriorul panoului, îl amesteca și fluidizează cu suspensia de bentonită injectată între cele două discuri prin intermediul prăjinilor de săpare.

Excavarea tranșeei se va face în sistem alternativ, panou principal – panou secundar astfel:

Excavarea panoului principal are lungimea de 2,80 m (de exemplu panoul nr. 3001);

Curățarea fundației tranșeei de eventualele depuneri;

Completarea cu noroi autoîntăritor;

Excavarea panoului principal următor (de exemplu panoul nr. 3003), lăsând între ele o lungime de 2,10 m, pentru excavarea panoului secundar (de exemplu panoul nr. 3002), etc;

Excavarea panoului secundar în lungime de 2,70 m, din care 2,10 m în teren natural, iar restul raclând câte 30 cm dreapta – stânga în cele două panouri principale adiacente.

Noroiul autoîntăritor folosit este noroi premixat TIWO Dur 274 RV care este un mortar uscat, gata preparat din fabricație, ce conține adeziv mineral și componente de argilă (Klinker din fabricație, zgură de furnal, bentonite și carbonat de calciu).

Materialul rezultat din excavare se va depune la baza taluzului aval în continuarea bernei de la piciorul barajului.

După terminarea execuției ecranului de etanșare între rosturile panourilor primare și secundare se vor executa injecții de impermeabilizare cu lapte de ciment.

Ȋn Capitolul V s-a trasat curbea de infiltrație ȋn programul GeoStudio SEEP/W, software care utilizează metoda elementului finit pentru analiza infiltrației apei și disiparea presiunii apei in porii materialelor solului și rocii, de asemenea se pot modela probleme simple ȋn regim saturat și probleme complexe ȋn regim nesaturat.

Modelarea infiltrațiilor ȋn GeoStudio SEEP/W s-a efectuat pe barajul de pământ înainte de executarea lucrărilor de îmbunătățire a barajului numit ȋn această lucrare baraj inițial, iar a doua modelare a infiltrațiilor s-a efectuat după executarea lucrărilor de îmbunătățire, și anume după execuția ecranului de etanșare ce asigură atât etanșarea fundației cât și a corpului barajului, numi baraj final.

Ȋn momentul de față supravegherea curbei de infiltrație prin corpul barajului se face prin 5 secțiuni dotate cu 20 de foraje, și anume 4 foraje pe secțiune Fc1, Fc2, Fc3, Fc4 și Fc5.

Dar ȋnainte de modelarea infiltrațiilor ȋn GeoStudio SEEP/W s-au analizat aceste măsurători piezometrice din anul 1996 până ȋn anul 2020 pe baza cărora s-au întocmit grafice, iar ȋn urma analizei graficelor s-a observat că anumite piezometre prezintă unele variații de nivel care nu respectă tiparul general, iar pentru a evita pe cât posibil aceste anomalii, se vor lua ȋn considerare datele măsurate din perioada 1996-1999 pentru barajul inițial și 2015-2019 pentru barajul final.

Pentru trasarea curbei de infiltrație s-a ales secțiunea Fc 4 deoarece ȋn această secțiune toate cele 4 foraje au fost ȋn stare bună de funcționare și s-au înregistrat măsurători începând cu 1996.

Pentru determinarea curbei de infiltrație atât ȋn programul GeoStudio SEEP/W cât și prin calcul analitic, s-a trasat curba de infiltrație ȋn urma măsurătorilor efectuate, atât pentru barajul inițial cât si pentru cel final la valoarea medie a nivelului apei ȋn lac.

Concluziile ȋn urma trasării curbei de infiltrație prin cele 3 metode alese:

Analiza măsurătorilor piezometrice

Din analiza măsurătorilor piezometrice se observă că nivelul curbei de infiltrație s-a redus, ȋn anumite secțiuni piezometrice cu aproximativ 3,00 metri la forajele de la nivelul banchetei 239,50 mdM și 0,50 cm la forajele de la nivelul banchetei 234,50 mdM, după executarea ecranului de etanșare.

Rezultă că prin execuția ecranului de etanșare am atins scopul dorit deoarece:

debitele de ex filtrație s-au redus la „0,00”, la niveluri de exploatare a lacului sub NNR (240,00 mdM);

nivelul infiltrațiilor măsurate la forajele piezometrice s-au redus cu 0,50-3,00 m.

Drenajul de la piciorul aval este funcțional asigurând drenarea apelor infiltrate prin corpul barajului și fundația acestuia.

Modelarea curbei de infiltrație ȋn programul GeoStudio SEEP/W

Modelarea curbelor de infiltrație ȋn programul GeoStudio SEEP/W s-a efectuat ȋn mediu nesaturat/saturat cât și ȋn mediu saturat iar la efectuarea modelării s-au trasat poligoane închise, acceptând-se ipoteza că pe toată suprafața unei regiuni, a unui poligon, caracteristicile pământului sunt constante.

După rulări repetate ale modelării și ajustării treptate a coeficienților, s-au obținut o serie de rezultate pentru fiecare piezometru. Alura curbei de infiltrație este identica cu cea obținută ȋn urma măsurătorilor piezometrice, dar prin compararea valorilor rezultate ȋn GeoStudio SEEP/W cu cele măsurate se observă că nivelurile piezometrice Fc 4.2 sunt aproximativ identice, ȋn schimb Fc 4.3 și Fc 4.2 s-au identificat diferențe de până la 1,50 m. Totuși se observă că rezultatele obținute ȋn mediu saturat sunt mai apropiate de cele reale.

Analiza rezultatelor obținute ȋn urma calculelor analitice

BIBLIOGRAFIE

1. Costică Sofronie –Amenajări hidrotehnice în Bazinul Hidrografic Someș-Tisa, Casa

de Editura Gloiria, 2000 ;

2. Radu Prișcu – Construcții Hidrotehnice, vol. I și II, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1974;

3 Materiale tehnice obținute de la Administrația Bazinală de Apa Someș-Tisa;

4. Institutul de Meteorologie și Hidrologie – Râurile României, București 1971;

5.

https://www.limnology.ro/water2010/Proceedings/06.pdf

6. http://www.anpm.ro/documents/26121/2252105/CAPITOLUL+3+apa.pdf/794f2f24-d3d4-4052-87d1-381568f40491

7. Vitalie Pietraru – Calculul infiltrațiilor – Ediția II. Editura Ceres, București 1977;

8. Simion Hȃncu – Îndreptar pentru calcule hidraulice – Editura Tehnică, București 1988;

9. http://www.amac.md/Biblioteca/data/24/17/Pumps/Hydraulic.pdf]

Copyright Notice

© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.

Acest articol: Lacul de acumulare Novăț-Regulament de exploatare [309152] (ID: 309152)

Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.

Lacul de acumulare Novăț-Regulament de exploatare [309152]

Copyright Notice

Măsurarea performanțelor sistemelor economice în ADSE H. Bredrup definește performanța într -un context de afaceri prin intermediul a trei dimensiuni… [618378]

Lect. Univ. dr. Darida Ioan [310663]

D e p a r t a m e n t u l d e G e o g r a f i e [610028]

Importanța căsătoriei și a logodnei După cum este bine cunoscut, cele două instituții, căsătoria și logodna, au ca principal scop formarea și… [613560]

Romanul Ferma Animalelor, publicat în anul 1945, este considerat unul dintre cele mai durabile [602272]

Introducere………………………………………………………………………………4 CAPITOLUL I NOȚIUNEA DE SCUFUNDARE ȘI UN SCURT ISTORIC AL SCAFANDRERIEI I.1. Noțiunea de… [311683]

Copyright Notice

Similar Posts