Proiectarea Unei Retele Inchise de Drenaj pe O Suprafata de 175 Ha din Zona Sculeni Tutora Gorban
CUPRINS
Cap. I: Condiții naturale
1. Condiții climatice
2. Condiții hidrogeologice
3. Condiții geotehnice
4. Condiții pedologice
5. Condiții agroeconomice
6. Lucrări hidroameliorative existente in zona
Cap. II: Fundamentarea soluțiilor de amenajare
Prelucrarea datelor privind condițiile naturale
Prelucrarea precipitațiilor maxime. Ploaia de calcul
Calculul debitelor de evacuare, de suprafața si freatice
Debitul scurs din precipitații. Metoda S.U.A.
Debitul infiltrat din precipitații.
Metoda bilanțului apei in sol
Raionarea pe factori naturali a suprafeței luata in amenajare
Analiza condițiilor orografice
Raionarea adâncimilor freatice
Raionarea pedoameliorativa
Cap. III: Analize tehnice privind soluțiile de amenajare
Calculul distantei dintre drenuri
Calculul distantei dintre drenuri in regim permanent
Norma de drenaj
Adâncimea de ingropare a drenurilor
Distanta dintre drenuri
Verificarea distantei dintre drenuri in regim nepermanent
Dimensionarea hidraulica a rețelei de colectare
Alegerea si proiectarea materialului filtrant de protecție a drenurilor absorbante
Construcții si instalații pe rețeaua de coiectare-evacuare
Guri de evacuare
Calculul hidraulic al stavilarului regulator de nivel
Cap. IV: Tehnologia de execuție a lucrărilor de drenaj
Montarea instalațiilor de ghidaj
Instalarea mașinii pt. inceperea lucrului
Operații de pozare a drenurilor
Cap. V: Exploatarea si întreținerea lucrărilor proiectate
Colmatarea rețelei de drenaj
Înlăturarea depunerilor de aluviuni din drenuri
Utilaje si mașini de exploatare a canalelor de desecare
Masuri de protecție a muncii
Bibliografie
Plan de situație cu cartarea pedologica; Sc. 1:5000
Plan de situație cu cartarea hidrogeologica; Sc.1:5000
Plan de situație cu raionarea hidroameliorativa; Sc. 1:5000
Plan de situație cu raionarea masurilor hidroameliorative; Sc. 1:5000
Schema de calcul pentru calculul distantei dintre drenuri
Profile longitudinale prin drenuri; Sc. 1:1000 / 1:50
Profil longitudinal prin canalul de evacuare; Sc. 1:2000 / 1:50
Schema hidrotehnica; Sc. 1:2000
Stavilar regulator de nivel
Tehnologia de execuție a canalului de evacuare
Memoriu justificativ
Zona luata in studiu se gaseste in județul Iași, ocupând 175 ha, in sectorul amenajat Sculeni-Tutora-Gorban, intre localitatea Costuleni si râul Jijia.
Zona se caracterizează din punct de vedere geomorfologic printr-un teren
relativ plan străbătut de numeroase paraie, vai si canale executate de-a lungul văilor.
Climatic, zona se caracterizează printr-un exces de precipitații chiar si in anii
medii.
Din punct de vedere pedologie, zona cuprinde soluri din clasele a Il-a, a IlI-a si a IY-a.
Nivelul apei subterane se gaseste in toata suprafața intre 0,5 si 1,5 m adâncime. Litorgrafîc, terenul cuprinde trei straturi: unul superior de textura argilo-lutoasa si argilo-nisipoasa, unul mijlociu alcătuit din pietriș, bolovanis si nisip si cel de-al treilea format din mame si argile mamoase care constituie stratul impermeabil.
Excesul de apa in zona se manifesta printr-un nivel freatic ridicat. Cauza menținerii acestui nivel freatic ridicat o constituie precipitațiile ambundente care cad in zona si care alimentează aproape pe tdt parcursul anului.
In vederea ameliorării situației, in cadrul prezentului proiect s-a propus realizarea unei rețele de drenuri absorbante care acopera integral suprafața (planșa 1). Asa după cum a reieșit din calcule distanta dintre drenuri adoptata in zona este de 15 m si 21 m. Drenurile absorbante isi descarcă apele direct in canalele de evacuare sau in drenuri colectoare, care la rândul lor debușează in canalul de evacuare.
Ca material de execuție a drenurilor a fost aleasa ceramica, iar ca material filtrant s-a stabilit balastul. Pentru materialul filtrant s-a stabilit si fascilocul de curbe granulometrice optime.
Pentm drenurile absorbante dar si pentm cele colectoare s-au intocmit profile longitudinale si transversale. Pe rețea au fost prevăzute guri de evacuare (la descărcarea directa in canale) si stavilare.
In partea a doua a proiectului a fost prezentata in detaliu tehologia de execuție, insistandu-se in special asupra modului de trasare si marcare in teren a aliniamentelor, modului de execuție a săpăturilor.
Pentm canalul de evacuare au fost intocmite in finalul proiectului devize si antemasuratori.
întocmit
Perju Mihail
Cap. I: CONDIȚII NATURALE
Așezare geografica
Zona luata in studiu se gkseste în județul Iasi,4i zona amenajataSculeni- Tutora-Gorban, mtre localitatea Costuleni si râul Jijia.
Condiții climatice
Din analiza elementelor climatice, rezulta ca zona luata in studiu prezintă, din punct de vedere climatic, un pronunțat caracter continental.
Din studiul datelor climatice inregistrate la postul meteo Iași au rezultat
următoarele:
temperatura medie anula este de 9,4°C;
temperatura medie lunara oscilează intre -4,12°C (ianuarie) si 20,4°C (iulie);
temperatura solului prezintă la suprafața un mers paralel cu cel al
temperaturii aerului, dar cu valori mai mari (-4°C in ianuarie, 25°C – 30°C in iulie); ,,
precipitațiile medii lunare variaza intre 26,9 mm (octombrie) si 83,4 mm (iunie);
repartiția in timp a precipitațiilor este uniforma, la inceputul verii cazand precipitații cu valori maxime si cu caracter torențial;
precipitațiile sub forma de zapada cad in general incepand cu sfârșitul lunii noiembrie, stratul de zapada dispărând in ultima decada a lunii martie;
vântul predominant sufla din direcția NV, atingând valori maxime ale intensității in perioadele noiembrie-martie si mai-iunie;
Srd
Jrffi
Tabel cu precipitații maxime lunare:
Stratul acvifer freatic al zonei studiate este un complex permeabil, constituit din nisipuri si nisipuri cu pietriș si bolovanisuri, avand grosimi cuprinse intre 1,70 si 13 m.
La suprafața stratului acvifer se afla un strat slab permeabil, ce formează tavanul acviferului, constituit dintr-un complex nisipos prafos-agilos, cu grosimi intre 3,60 si 13 m.
Sub stratul acvifer s-a interceptat stratul de baza, constituit din argile si mame sarmatiene.
In zona de terasa stratul acvifer, de grosimi variabile, apare in anumite zone si este constituit din nisipuri cu rar pietriș – in zona Sculeni-Tutora si din nisipuri prăfoase si nisipuri mamoase – in zona Tutora-Gorban. Acest strat creeaza zone de apariție a apei la zi, sub forma de emerjente difuze si locale. Talpa stratului acvifer este formata ca si in lunca, din argile si mame de varsta sarmatiana.
Apa subterana se afla sub presiune si are nivel ascensional. In regim natural nivelurile apei subterane variaza in funcție de factorii care influențează stratul freatic si anume:
precipitațiile atmosferice căzute pe suprafața luncii si apele de siroire din terasa, care alimenteâza stratul freatic, formând uneori pânze suprafreatice sezoniere, datorita infiltrației lente a apei prin complexul superior, cu permeabilitate foarte redusa;
apele de suprafața din râurile Prut, Jijia si Bahlui, care atunci când curg prin zone cu straturi permeabile, au efect de alimentari sau de drenare a stratului acvifer.
Apele de suprafața au un puternic efect avenant asupra fluxului de apa subterana din terasa.
Procesul de creștere si descreștere a nivelului freatic apare, de regula, decalat in 10-12 de zile, acest interval reprezentând durata de infiltrare a apei de la suprafața prin tavanul stratului acvifer. Variațiile nivelului freatic sunt puse in evidenta si prin cartările hidrogeologice efectuate de S.N.I.F. in perioadele: 4-9 martie 1982 si 29-30 mai 1991.
Direcția generala de curgere a apei subterane este de la nord la sud, paralel cu direcțiile râurilor Pmt si Jijia, iar panta de curgere este foarte mica, varind intre 0,17 %o si 0,3 %o.
Din punct de vedere al agresivității apelor din stratul acvifer situația se prezintă astfel:
apele de suprafața prezintă agresivitate carbonica slaba si, in gereral, agresivități sulfatice si clorurice slabe;
apele subterane prezintă agresivitate carbonica slaba, sulfatica, in general puternica si clorosodica, moderata.
In vederea eliminării excesului de apa din sol precum si pentru evitarea evoluării procesului de saturare este necesar a se executa, pe langa rețeaua de canale deschise, pentru evacuarea apelor de suprafața si a unei rețele de drenaj, pentru menținerea nivelului freatic in limite optime pentru culturile agricole si sporirea ascensiunii capilare a apei puternic mineralizate din perioadele de seceta.
De asemenea, pentru imbunatatirea condițiilor de infiltrare a apei in sol sunt necesare lucrări de afanare adanca.
Pe terenurile afectate de saraturate, concomitent cu lucrările menționate mai sus, se vor executa lucrări speciale de ameliorare a săraturilor, ce constau din spălări si amendări.
Cel mai important afluent al râului Prut in aceasta zona este râul Jijia, care are un curs aproape paralel cu albia Prutului, luncile celor doua râuri fiind separate de un grind longitudinal, cu inaltimi variind intre 2-5 m. Jijia are cursul puternic meandrat si panta redusa, ceea ce impiedica scurgerile de ape mari si favorizează pierderile de apa, prin evaporatie, in perioadele secetoase.
Condiții geotehnice
Din punct de vedere geostructural, teritoriul unitatii Sculeni-Tutora Gorban, este amplasat pe vechea platforma*moldoveneasca alcatuita dintr-o serie montana de mame sarmatiene argiloase, cenusii-albastmi, compacte sau slab stratificate. întreaga suprafața de ses este alcatuita de depozite halocene, de varsta cuatemala, reprezentata prin aluviuni a căror grosime totala ajunge la 4 – 21 m. La baza, peste mamele sarmatiene, apar depozite de nisipuri si prundisuri, pe o grosime de 2 – 13 m, iar la suprafața aluviuni argiloase in grosime de 4 – 13 m.
Ca urmare, in zona de lunca se poate observa prezenta a doua complexe
si anume:
la suprafața, un complex format din argile, argile prăfoase si prafuri argiloase, întrerupte de lentile de prafuri nisipoase, nisipuri prăfoase si nisipuri de diferite granulometrii, practic impermeabile;
in adâncime, un complex permeabil, format din nisipuri si pietrișuri, cu bogat strat acvifer.
Pentru cunoașterea tipurilor de pamant existente in zona, a fost executata o cartare geotehnica pe doua nivele, 0-2msi2-5m, realizata pe planșa anexata la scara 1:25.000.
Din analiza profilului geologic pe râul Jijia, intocmit in cadrul studiului geotehnic, rezulta ca stratificatia se prezintă, in general, astfel:
de la suprafața si pana la adancimea de 10-12 m, pe terasa, lungimea traseului regularizat, intalnim pământuri aluvionare, constituite din argile si argine prăfoase, consistente pana la vartoase cu excepția unor anumite tronsoane unde intalnim argile maloase;
sub pachetul argilos a fost interceptat un strat in grosime de 7-8 m, compus din nisipuri fine si mijlocii, uneori argiloase sau prăfoase;
– in continuare urmeaza un pachet de depozite grosiere, constituite din pietriș cu nisip, uneori bolovanis de grosimi ce variaza intre 4 si 7 m.
Condiții pedologice
Studiul padologic cuprinde atat zona din luncile râurilor Prut si Jijia interesata in lucrări de desecari-drenaje si amenajari pentru irigații, cat si zona versantilor limitrofi interesata in lucrări de combatere a eroziunii solului.
Pentru zona de lunca, studiul padologic intocmit in anul 1981 este rezultatul cercetărilor efectuate la I.C.P.A. – S.N.I.F., ISPA Iași si Institutul Agronomic Iași.
S-au prelucrat toate datele pedologice existente, intr-o concepție unitara si s-a tinut seama de studiile hidrogeologice si geotehnice ale S.N.I.F.
Cercetările efectuate au relevat o variație larga a învelișului de soluri, cauzata de acțiunea factorilor pedogenetici, dintre care cei cu influenta deosebita asupra formarii si evoluției, sunt următorii: relieful si microrelieful, sedimente litologice, apa freatica si de suprafața, clima si vegetația. Unii dintre acesi factori (apa freatica mineralizata, la mica adâncime, apa de suprafa in zona de lunca se poate observa prezenta a doua complexe
si anume:
la suprafața, un complex format din argile, argile prăfoase si prafuri argiloase, întrerupte de lentile de prafuri nisipoase, nisipuri prăfoase si nisipuri de diferite granulometrii, practic impermeabile;
in adâncime, un complex permeabil, format din nisipuri si pietrișuri, cu bogat strat acvifer.
Pentru cunoașterea tipurilor de pamant existente in zona, a fost executata o cartare geotehnica pe doua nivele, 0-2msi2-5m, realizata pe planșa anexata la scara 1:25.000.
Din analiza profilului geologic pe râul Jijia, intocmit in cadrul studiului geotehnic, rezulta ca stratificatia se prezintă, in general, astfel:
de la suprafața si pana la adancimea de 10-12 m, pe terasa, lungimea traseului regularizat, intalnim pământuri aluvionare, constituite din argile si argine prăfoase, consistente pana la vartoase cu excepția unor anumite tronsoane unde intalnim argile maloase;
sub pachetul argilos a fost interceptat un strat in grosime de 7-8 m, compus din nisipuri fine si mijlocii, uneori argiloase sau prăfoase;
– in continuare urmeaza un pachet de depozite grosiere, constituite din pietriș cu nisip, uneori bolovanis de grosimi ce variaza intre 4 si 7 m.
Condiții pedologice
Studiul padologic cuprinde atat zona din luncile râurilor Prut si Jijia interesata in lucrări de desecari-drenaje si amenajari pentru irigații, cat si zona versantilor limitrofi interesata in lucrări de combatere a eroziunii solului.
Pentru zona de lunca, studiul padologic intocmit in anul 1981 este rezultatul cercetărilor efectuate la I.C.P.A. – S.N.I.F., ISPA Iași si Institutul Agronomic Iași.
S-au prelucrat toate datele pedologice existente, intr-o concepție unitara si s-a tinut seama de studiile hidrogeologice si geotehnice ale S.N.I.F.
Cercetările efectuate au relevat o variație larga a învelișului de soluri, cauzata de acțiunea factorilor pedogenetici, dintre care cei cu influenta deosebita asupra formarii si evoluției, sunt următorii: relieful si microrelieful, sedimente litologice, apa freatica si de suprafața, clima si vegetația. Unii dintre acesi factori (apa freatica mineralizata, la mica adâncime, apa de suprafața provenita din versanti, relieful si microrelieful) au influențat negativ evoluția solului, imprimând un caracter de gleizare, salinizare, inmlastinire. Acțiunea de aluvionare si coluvionare, a determinat apariția intre cele doua vai alefaurilor Prut si Jijia, a unui grind ale cărui cote depasesc cu 2-3 m cotele generale din lunca si a unor mici conuri de dejecție, in locurile de debusare ale pâraielor Comarnic, Cozia, Bohotin, in lunca. Caracteristica comuna a acestor soluri este predominarea texturii fine de cca. 70% din suprafața. Excepție face grindul care străbate de-a lungul, lunca comuna a celor doua râuri, unde intalnim material cu granulometria mijlocie. In general textura este omogena pe tot profilul de sol, sau puțin variata. Gradul ridicat de compactare, asociat texturii fine imprima solurilor un drenaj intern defectuos.
In urma studiilor efectuate in unitati s-au raionat 43 de unitati de sol, impartite in 16 subclase si 5 clase in funcție de proprietățile lor, factorii restrictivi ai acestora, necesarul de lucrări si imbunatatiri funciare, necesarul de tehnologii ameliorative a solurilor. O importanta deosebita o prezintă următoarele grupe de soluri:
Clasa a II-a. Terenurile cu soluri aluviale si aluviuni, cu limitări slabe, datorita texturii fine si excesului de umiditate. Suprafața 1,592 ha (7,30 %).
Subclasa 2. Terenuri afectate slab de exces temporar de umiditate, cu textura medie / medie, pretabile la irigații, la amenajari complexe, cu limitări slabe, cu prognoza favorabila de evoluție după execuția complexului de lucrări de imbunatatiri funciare. Suprafața: 271 ha (1,27 %). In aceasta subclasa silnt cuprinse următoarele unitati de soluri: US3 (sol aluvial tipic), UC. 4 (aluviune tipica). Textura este mijlocie, lutoasa sau luto-nisipoasa, in adâncime. Sunt soluri afanate. Au permeabilitate slab-moderata la suprafața si moderata in adâncime. Au capacitate mijlocie de apa utila si porozitate drenanta mijlocie. Factorii limitativi ai terenurilor
din aceasta subclasa sunt: nivelul freatic situat intre 1,5-3,0 m f2 si inundațiile frecvente (la 2,5 ani v2).
Clasa a IlI-a. Terenuri afectate de profil de exces de umiditate, de saraturare (de salinizare si alcalinizare), pretabile la irigații, la amenajari complexe cu limitări moderate, cu prognoza favorabila de evoluție a solurilor si a regimului apei freatice, a tehnologiilor ameliorative. Suprafața 8831 ha (41,34 %),
Subclasa 4. Terenuri cu soluri aluviale si lacovisti, cu textura fina / medie, cu condiții ameliorative bune-niijlociu, efectuate de procese de gleizare si/sau saraturare slaba in adâncime. Suprafața: 1117 ha (5,23 %).
In aceasta subclasa sunt cuprinse următoarele unitati de soluri: US. 9 – sol aluvial molie, gleizat slab, US. 15 – sol aluvial mediu, salizat slab (50-100), US. 22 – lacoviste combica.
Factorii limitativi sunt următorii: gleizare moderata (g3), salinizare si alcalinizare slaba (sl, respectiv al), nivelul freatic situat in adâncime medie intre 1,01-1,50 m (£3), insa cu variații mari in timpul anului, cu supraumezire superficiala prelungita datorita stagnării apei (b3) si frecvente inundații (r3).
Soluri cu textura mijlocie (lutoasa) sau fina (luto-argiloasa) in partea superioara si mijlocie a profilului, trecând in textura mijlocie, lutoasa, uneori chiar luto-nisipoasa, spre baza acestuia. Sunt soluri cu permeabilitate slaba, mijlocie, in partea superioara a profilului si slaba in partea inferioara a acestuia. Capacitatea de apa utila si porozitatea drenanta au valori mijlocii.
Clasa a IV-a. Terenuri hfectate moderat puternic de excesul de umiditate, saraturare (salinizare si alcalinizare) care necesita amenajari speciale si imbunatatiri funciare, tehnologii ameliorative. Suprafața: 8834 ha (41,43 %).
Subclasa 9. Terenuri cu soluri aluviale, cu textura fina / fina, afectate de salinizare, alcalinizare, exces de umiditate freatic si stagnant. Suprafața S=1478 ha (6,90 %). In aceasta clasa au fost incluse următoarele unitati de sol: US.
18 – sol aluvial molie, gleizat puternic; US. 26 – sol aluvial molie salinizat moderat (50-100 cm), cu alcalinizare moderata (0-50 cm), gleizat puternic.
Solurile au textura fina, argilo-lutoasa, uneori chiar foarte fina, argiloasa, pe intreg profilul. Sunt soluri afanate, cu permeabilitate mijlocie-mica in prima parte si mica in partea inferioara a profilului. Capacitatea mica de apa utila, capacitatea mica-mijlocie de cedare a apei la suprafața, reacția este alcalina pH = 8,2, iar in adâncime (60-80 cm) valorile pH = 8,8. Repartiția sărurilor pe profil a solurilor arata o creștere treptata in adâncime.
Limitările de sol sunt datorate texturii fine, gleizarii moderate (g3), salinizarii si alcalinizarii moderate (s2 ai a2), supraumezelii moderate (b2), inundațiilor foarte frecvente (r3) si microreliefului moderat exprimat (m3).
Din totalul suprafeței studiate, terenul agricol ocupa 80% din suprafața, din care ponderea cea mai mare o definește arabilul, urmat de pășuni si fanete.
Lucrări hidroameliorative existente in zona
Lucrările existente in zona studiata in prezentul proiect sunt:
lucrări de ragularizare a râului Jijia, care constau in schimbarea traseului natural al râului si indiguirea acestuia in scopul scoaterii de sub pericolul inundațiilor a localităților existente in regiune si a terenurilor agricole;
lucrările de irigații – au rol principal in prima etapa, avand un rol important in creșterea potențialului productiv si deci in creșterea producției agricole;
Lucrările de irigații din cadrul sistemului Sculeni-Tutora-Gorban prevăd alimentarea cu apa din râul Prut, printr-o priza gravitaționala, situata in amonte de localitatea Sculeni.
In consecința, lucrările care^se vor propune in cadrul acestui proiect vor fi proiectate in corelație cu lucrările existente, descrise mai sus.
Cap. II: FUNDAMENTAREA SOLUȚIILOR DE
AMENAJARE
1. Prelucrarea datelor privind condițiile naturale
Prelucrarea precipitațiilor maxime. Ploaia de calcul.
Asa după cum s-a văzut in capitolul I, cauza care determina excesul de umiditate in zona o constituie precipitațiile atmosferice pe fondul unor condiții geomorfologice si pedologice favorabile formarii si menținerii excesului.
Așadar, in acest capitol vom incerca sa evaluam, pe baza analizei factorilor climatici, valoarea debitelor de calcul a elementelor care compun rețeaua de captare si evacuare a excesului de apa.
Asigurarea precipitațiilor maxime
In tehnica proiectării lucrărilor de eliminare a excesului de apa in regim permanent, ipoteza de baza care se face o constituie faptul ca excesul este cauzat de ploile maxime a căror durata este 24, 72 sau 120 h.
Asigurarea de calcul a precipitațiilor maxime: 10% , iar durata precipitațiilor maxime: 24 h.
Vom folosi ca metoda de calcul a precipitațiilor maxime cu asigurare de 10% metoda Exembel.
Legea distribuției mulțimii termenilor marginali in metoda Gumbel este
următoarea:
P(x > x0) = 1 -e~e y
Aceasta ecuație reflecta distribuția integrala a valorilor reale intamplatoare x dispuse in ordine descrescătoare.
In relația (LI) y este o variabila auxiliara a cărei valoare se poate calcula
1 ,
xpi=q+ y
(1.7)
a
Valoarea y' din relația (1.7) se determina din relația:
1 – Pi = (1.8)
Pi =
i – 0,3 n + 0,4
Pentru asigurarea p=10% rezulta:
1 – 0,05 = , de unde:
In* In 0,95 = yr = 2,97
asigurarea empirica de
calcul
(1.9)
m care:
In continuare pentru fiecare luna in parte vom calcula inaltimea precipitațiilor maxime cu asigurarea de 10%. Valorile care se vor prelucra sunt prezentate in tabelul 1.1.
Luna ianuarie:
24
k = -l"-— = l,05mm n
1,283 n0Q_ a = = 0,283 ;
H(m =15,50 mm
24
^Xj = 169,3mm ;
i=i
5, =4,53 ;
q = x- 0,455^=5,011 ;
Luna februarie:
24
2>, =180,6 ;
/= 1
dx = 5,05 ; q = 5,24 ;
24
1Lxi
X =•1 1 – 7.52 ;
n
<2 = 0,254 ;
H{q% = 16,93 mm
Luna martie:
24
2>, = 144,6 ;
Z=1
cl =4,87 ;
X
24
Zx/
= 6,025 ;
n
a = 0,263 ;
18,04 ;
dx =10,4 ; g = 13,36 ;
\5A2mm
13,48
28,35mw
a = 0,123 ;
<0o/o = Al,50 mm
27,76 ;
x
Luna iunie:
24
]jr Xj = 666,4 ;
i=1
d* =18,5 ; g = 19,435 ;
Luna iulie:
24
£*, =590,23 ; 1=1
dx =19,05 ; q = 16,017 ;
Luna august:
24
£*,=553,63 ;
/=1
3, = 20,7
24
£>;
f=l
a = 0,069 ;
<% = 62,'47 mm
24
Z*i
X = '-=1— = 24,59
n
a = 0,061 ;
Hfih = 60,34mm
24
x = = 23,06
n
a = 0,062 ;
Sintetizând, rezultatele obișnuite cu pivire la precipitațiile maxime in 24 de ore cu asigurarea de 10%, se prezintă in tabelul 1.8
Precipitații maxime in 24 h cu asig. de 10%
Tabel 1.8
II. 1.2. Calculul debitelor de evacuare, de suprafața si freatice.
a. Debitul scurs din precipitații. Metoda S.U.A.
Debitul scos la suprafața terenului in conformitate cu aceasta metoda depinde de o serie de parametri:
cultura;
modul de lucru al terenului;
textura terenului;
ploile antecendente momentului de calcul al scurgerilor.
n ■ o.8/„,
(mm);
25.4(11)00 10) (mm)
In conformitate cu aceasta metoda inaltimea stratului scurs este:
unde:
H – inaltimea precipitațiilor de calcul
IP – infiltrația potențiala a terenului
Np – valoarea denumita „numărul curbei de asigurare”
Np = f (cultura, mod de lucru, condiții hidrologice, condiții de sol, ploi antecedente)
Qsp ~
8,64 Tev
Porumb: Np = 78 * Grâu: Np = 75
Lucerna: Np = 61
Floarea soarelui: Np = 78
L,
Din cantitatea totala de precipitații care cad pe teritoriul de amenaj (H) o parte se infiltrează in sol, o parte se scurge la suprafața, iar o alta parte se evapora sau este reținuta de plante si in general de vegetație.
hj=H-(\-r)H-hs=Hr-hs (mm)
Din cantitatea de apa infiltrata „hf’ o parte este inmagazinata in sol pentru ridicarea umidității sale de la o umiditate momentana W la o umiditate corespunzătoare capacitatii in câmp pentru apa a solului (cc). Valoarea reținuta in sol se va calcula cu relația:
VACUM = 100 • 7 • z(cc – W) (m3/ha)
in care:
y – reprezintă densitatea aparenta a solului (t/m3); z – norma de drenaj (m);
Valoarea „W” se calculează cu relația:
W = Pmin + m(cc – Pmin) (%) in care: *
Pmin ~ plafonul minim de umiditate din sol (%) m – coeficient funcție de sol si zona climatica
relația:
m care:
1
Anin = CO + -(cC~CO) (%) co – coeficient de ofilire (%)
Valoarea plafonului minim pentru sol de textura medie se calculează cu
Volumul de apa afluent din sistemul de drenaj va fi:
VD = VINF ~ VACUM (m3/ha)
sau, inlocuind, obținem:
VD = 10(Hr – ho ) -100 • r-z(cc – W)
Daca se noteaza cu „W” timpul de evacuare admisibil, relația de calcul a debitului provenit din infiltrarea precipitațiilor devine:
Vfp
100(tfr – hs) -100• y • z{cc – W)
ev
86,4 • t
Raionarea pe factori naturali a suprafeței luata in amenajare
Raionarea pe factori naturali ai suprafeței luata in amenajare:
raionarea condițiilor orografice;
raionarea adâncimilor freatice;
raionarea pedoameliorativa;
impartirea suprafeței in raioane hidroameliorative;
raionarea masurilor hidroameliorative.
II.2.1. Analiza condițiilor orografice
Condițiile orografice determina in principal următoarele elmente:
schema de amplasare in plan a rețelei de regularizare (longitudinal, transversal sau zig-zag) in funcție de panta naturala a terenului (IT< 5%o ; 5%o < IT< 1096b ; IT> 1096© );
modul de descărcare a apelor colectate de pe suprafața amenajata in emisar gravitațional prin pompare.
Necesitatea lucrării de nivel-modelare (prin analiza cantitatii de scurgere a apei la suprafața si prin analiza microreliefului terenului ce se amenajeaza:
uniform – denivelare de 25 cm;
ffamantat – denivelare de 25 – 50 cm;
foarte ffamantat – denivelare >50 cm.
Din analiza mezoreliefului legat de măsurările de amenajare a
teritoriului rezulta:
panta medie fiind < 5%o schema de amplasare a rețelei poate fi fie longitudinala (drenuri paralele cu curbele de nivel), fie transversala (drenuri perpendiculare pe curba de nivel)
terenul este ffamantat; in acest caz este necesara o nivelare a terenului
Raionarea adâncimilor freatice
Apa freatica in zona se afla intre limita 0,5 – 1,5 m, cuprinzând tot teritoriul avut in studiu.
In perioadele bogate in precipitații, nivelul freatic se ridica, ca urmare a inflitratiilor, pana aproape de suprafața, inundând stratul activ radicular, cu efecte negative asupra producției agricole.
Drenajul natural pus in evidenta de stratificatia din forajele noastre este insuficient si din acest motiv timpul de coborâre a nivelului freatic este mic.
Fata de aceasta situație, in vederea intensificării drenajului natural si a vitezei de coborâre a nivelului freatic este necesara realizarea unei rețele de drenaj orizontal pe intreaga suprafața.
Raionarea pedoameliorativa
Din cele aratate in capitolul de studii se constata următoarele:
zona studiata cuprinde grupele de soluri II, III, IV;
textura este fina, argilo-prafoasa, argiloasa, ce predomina, imprima solurilor un drenaj intern defectuos, ceea ce face ca apa freatica provenita din precipitații sa stagneze timp indelungat la suprafața;
Sub aspect ameliorativ, solurile din zona au nevoie de:
lucrări de regularizare a scurgerilor de apa
lurari de drenaj pentru coborârea nivelului freatic
masuri de agropedologie; afanare adanca, administrare de amendamente; administrare de ingrasaminte organice si discuiri repetate pentru menținerea structurii solului si închiderea crăpăturilor ce se formează
dedesubt se afla un depozit de argile mamoase ce constituie roca principala a râului Prut.
Prin suprapunerea condițiilor analizate au rezultat următoarele raioane:
Raionul hidroameliorativ 1 cu următoarele caracteristici:
din punct de vedere pedologie acest raion cuprinde soluri din clasa a
Il-a, cu suprafața de 37 ha cu soluri aluviale, afanate, cu permeabilitate slab-moderata la suprafața;
apa freatica se afla la adancimea de 0,5 – 1,5 m.
Raionul hidroameliorativ 2 cu următoarele caracteristici:
din punct de vedere pedologie acest raion cuprinde solurile din clasa a IV-a, cu suprafața de 40 ha, afectate moderat-putemic de exces de umiditate;
apa freatica se afla la adancimea de 0,5 – 1,5 m.
Raionul hidroameliorativ 3 cu următoarele caracteristici:
din punct de vedere pedologie acest raion cuprinde solurile clasei a
a, cu suprafața de 20 ha cu soluri aluviale, afanate, cu permeabilitate slab-moderata la suprafața;
apa freatica se afla la adancimea de 0,5 – 1,5 m.
Raionul hidroameliorativ 4 cu următoarele caracteristici:
din punct de vedere pedologie acest raion cuprinde soluri din clasa a
a, afectate de profil de exces de umiditate, cu soluri aluviale si lacovisti, cu textura fina / medie;
apa freatica se afla la adancimea de 0,5 – 1,5 m.
*
Raionul hidroameliorativ 5 cu următoarele caracteristici:
din punct de vedere pedologie acest raion cuprinde soluri din grupa a Il-a, cu suprafața de 42 ha, cu soluri aluviale, afanate, cu permeabilitate slab-moderata la suprafața;
apa freatica se afla la adancimea de 0,5 – 1,5 m.
Raionul hidroameliorativ 6 cu următoarele caracteristici:
din punct de vedere pedologie acest raion cuprinde soluri din clasa a
a, cu suprafața de 29 ha, afectate moderat-putemic de exces de umiditate;
apa freatica se afla la adancimea de 0,5 – 1,5 m.
Raionul hidroameliorativ 7 cu următoarele caracteristici:
din punct de vedere pedologie acest raion cuprinde solurile din clasa a Il-a cu suprafața de 30 ha, cu soluri aluviale, afanate, cu permeabilitate slab-moderata la suprafața;
apa freatica se afla la adancimea de 0,5 – 1,5 m.
Pentru aceste raioane se pot considera următoarele tipuri de lucrări
ameliorative:
Pentru solurile din clasa a Il-a (raioanele 1,3,5, 7):
masuri hidroameliorative: prevenirea ridicării nivelului freatic (drenaj), menținerea nivelului freatic;
masuri agropedoameliorative: scarifîcare (60-80 cm), amendarea solului cu doze reduse de fosfogips, culturi ameliorative, realizare de șanțuri, rigole de scurgere.
Pentru solurile din clasa a IlI-a (raionul 4):
masuri hidroameliorative: prevenirea ridicării nivelului freatic (drenaj); menținerea nivelului freatic;
masuri agropedoameliorative: scarifîcare (60-80 cm), amendarea solului cu doze reduse de fosfogips, culturi ameliorative, realizate de șanțuri, rigole de scurgere
Pentru solurile din clasa a IV-a (raioanele 2 si 6):
măsurători hidroameliorative: nivelare, lucrări pentru menținerea nivelului freatic (drenaj) sau pentru ridicarea nivelului freatic (irigații);
masuri agropedoameliorative: scarifîcare, spalarea solului cu norma mărite de udare, amendarea solului cu doze mari de fosfogip.
Cap. III: ANALIZE TEHNICE PRIVIND SOLUȚIILE DE
AMENAJARE
1. Calculul distantei dintre drenuri
III. 1.1. Calculul distantei dintre drenuri in regim permanent
Proiectarea sistemelor de drenaj orizontal pe terenuri agricole consta din stabilirea si determinarea următoarelor elemente:
Norma de drenaj;
Adâncimea de ingropare a drenurilor;
Distanta dintre drenuri;
Schema de amplasare in teren a drenurilor;
Materialul de drenaj;
Materialul filtrant;
Construcțiile si instalațiile de pe rețea.
III. 1.1 .a. Norma de drenaj
Plantele suporta asa după cum se cunoaște o perioada relativ scurta de timp excesul de apa din sol si de la suprafața solului. In sol, aerul si apa trebuie sa se gaseasca intr-un anumit raport care asigura dezvoltarea normala a culturilor agricole. In tabelul 1.15 se prezintă pentru unele culturi din asolamentul zonei raportul dintre cerința de apa si cea de aer.
Raportul optim apa-aer la culturile din asolamentul zonei
Ridicarea nivelurilor freatice are ca rezultat umplerea treptata cu apa a întregului volum de pori si ca urmare se produce necroza sistemului radicular si a microorganismelor aerobe.
Pe de alta parte este cunoscut faptul ca apa freatica situata la o anumita adâncime alimentează, prin ridicare capilara, orizonturile situate deasupra, furnizând in acest fel, parte din apa necesara dezvoltării lor normale. Prin drenaj avem posibilitatea de a controla aceasta adâncime care, daca este prea mica poate induce depresiune fiziologica prin axfisie, sau daca este prea mare poate conduce la cealalta extrema manifestata prin lipsa de apa. Adâncimea la care trebuie menținut nivelul freatic pentru asigurarea unui regim optim intre aerul si apa din sol in zona de dezvoltare a stratului radicular activ, poarta numele de norma de drenai.
Valoric, norma de drenaj depinde in principal de: textura solului, cultura, fenofaza culturii.
In literatura exista multe tabele care prezintă valoarea recomandata pentru norma de drenaj in funcție de factorii prezentați anterior. Unul din aceștia este prezentat si in lucrarea „Desecări” de E. Cazacu si colab., Editura Ceres, București, 1985, pag 105, tabel X.3. In acest tabel găsim pentru cereale si culturi pentru siloz (cum de altfel este asolamentul practic in zona) la textura luto-argiloasa: z=0,70 m. Așadar, norma de drenaj pentru zona luata in studiu va fi:
z=0,70 m
III. 1.1 .b. Adâncimea de îngropare a drenurilor
întrucât adancimea de pozare a drenurilor influențează asupra valorii normei de drenaj, valoarea ei va depinde de cultura, caracteristicile fizico-mecanice ale terenului (prin tasarile care pot aparea in timp) si caracteristicile si comportarea in timp a complexului sol – dren in cazul drenurilor neprotejate sau a complexului sol – material, filtrant dren in cazul drenurilor protejate (prin pierderile hidraulice de sarcina carora le dau naștere).
Exista insa doi factori care limitează valorile extreme ale adâncimii de
ingropare:
adancimea de inghet a zonei care condiționează adancimea minima de ingropare, adâncime care in zona Satu-Mare se situează in jurul valorii de 0,8 – 0,9 m;
performantele tehnice ale utilajelor folosite care condiționează valoarea adâncimii maxime de ingropare. Utilajele din tara noastra pot lucra la o adâncime de pana la maxim 1,8- 2,0 m.
Fata de aceste considerente vom alege ca adâncime de ingropare valoare: t=l,2 m
III. 1.1 .c. Distanta dintre drenuri
Stabilirea profilului hidrogeologic de calcul:
Forajul hidrogeologic caracteristic zonei luata in amenajare rezulta din analiza studiilor hidrogeologice care prezintă caracteristicile prezentate.
Cercetările efectuate legate de drenajul terenurilor argiloase au aratat ca stratul vegetal de suprafața mobilizat an de an are o conductiblitate hidraulica de cca. 0,40 m/zi. Deci in cazul nostru pe adancimea 0 – 50 cm conductivitatea hidraulica este:
Conductivitatea medie ponderata a intregului strat de la 0 pana la 8,7 m
Ki=0,40 m/zi
este:
kxhx + k2h2 + k3h3 + k4h4
/îj + h2 + h3 + h4
kp hh + k(h6 h;+h6
Acum, profilele hidrogeologice de calcul se prezintă in figura următoare. Așadar, avem de-a face cu un profil de teren stratificat si izotrop (conductivitatea
hidraulica orizontala este egala cu cea verticala). Calculul distantei dintre drenuri se va face din acest motiv cu relațiile specifice terenurilor neomogene cu doua straturi. In practica, cea mai utilizata metoda pentru aceasta situație este metoda propusa de Emst. In continuare se prezintă aspectele teoretice legate de aceasta metoda de calcul.
Aspecte teoretice ale calculului distantei dintre drenuri. Metoda ERNST
C
Sa consideram curentul de apa creat de un debit infiltrat (qFP) către un
dren (fig. 1.1)
Emst a descompus (v. fig. 1.1) curentul de apa spre dren in trei
componente:
o componenta verticala a cărei lungime este notata cu Dv si are valoarea:
<D
Dv — H A (O – diametrul drenului)
2
o componenta orizontala a cărei lungime este egala cu L/2;
aD
o componenta radiala a cărei lungime este .
n
Așadar, pierderea hidraulica de sarcina totala se calculează ca o insumare a pierderilor hidraulice de sarcina parțiale:
H — hy + hQ + hr (1.26)
in care:
hv = pierderea hidraulica de sarcina verticala; ho = pierderea hidraulica de sarcia orizontala; hr = pierderea hidraulica de sarcina radiala.
Pierderea hidraulica de sarcina verticala se poate deduce din ecuația debitului vertical ce trece printr-o sectiune*unitara:
K
qFp — K
de unde:
A
Dr,
(121)
V
1 c Dy
K — Qfp
K
(1.28)
Pierderea hidraulica de sarcina orizontala hD se va deduce din ecuația debitului curentului orizontal ce circula prin stratul de grosime D:
qcFP£-x) = K-D^- 2 ax
care integrata pentru condițiile de margine:
x=0;y=D
si x = ^ ; y = D + h0
(1.29)
(1.30)
conduce la:
c y 9fp ' 8
K'D'K
(1.31)
Acum, pentru pierderea de sarcina orizontala hG rezulta:
(1.32)
H
Reunind (1.28), (1.32) si (1.33) in (1.26) se obține:
qpP Dv qpP i} qpP L D0
— + — + — m – –
K SKD ti • K U
(1.35)
~ ’ HK-1)
m care:
Pierderea de sarcina radiala dedusa de Emst este:
U = perimetrul de intrare a apei in dren
C rj
țj _ Qfp ‘ uv +
qCFp-L2
K
î
%{KlDl^K2D2) tt-K
q nț) ■ L . Z)„
u
(1.36)
Ecuație care, pentru un teren stratificat cu drenuri situate in primul strat (cazul nostru), Emst a transformat-o in următoarea:
a = f
D
\F’DoJ
H
si a fost exprimat grafic
in care:
Pentm aflarea valorii „a” se utilizează graficul din lucrarea „Irigații si Drenaje” de V. Blidam si colab., Editura didactica si pedagocica, București, 1981.
Aplicarea metodei ERNST la situația hidrogeologica a zonei Sculeni-Tutora- Gorban
Schema de calcul pentm apicarea metodei Emst in cazul unui teren stratificat se prezintă in fig. 1.4. Relația de calcul a distantei dintre drenuri in cazul ca drenurile sunt situate in primul strat este următoarea (identica cu relația 1.36):
c n c r 2
j_j _ Qfp ' uv + Qfp 'L
Kx 8 {KxDl+K2D2) tt-K
+ ■ ln a —
U
Datele de baza pentru care se efectuează calculul sunt:
– pierderea totala de sarcina sau sarcina sub care are loc curgerea apei spre dren,
Dv = H = t-z = 1,2 m – 0,5 m = 0,7 m
t=l,2
z=0,7
q^rp = 1,48 1/s ha= 1,48 • 8,64 = 12,7 8 mm/zi
KX=K? =0,155 m/zi
K – = K_2 = 7,5 m/zi
£»! = £>„ + y = (8,7 – 0 + y = (8,7 -1,2) + 0,25 = 7,75 m
D2 = 6,3 m
Perimetrul de intrare in tranșee:
U = 0,25 + 0,25 • 2 = 0,75 m
Determinarea lui ,,a’
Ei K,
13,88
— = — = 0,84 Da 7,5
C j~\
_ QfP ' Uv !
0,01278-0,5
=> 0,5 = — — + •
A,:
=> a — 3
S(KlDl+K2D2) n-K 0,01278 -L2
+ Hi- ■ In a ~
U
0,01278 L , , 7,5 + In 3
1,16 8(0,155 • 7,75 + 7,5 • 6,3) 3,14 • 0,155
=» 0,5 = 0,04 + 0,00003 • L2 + 0,089 • L
<=> 0,0000 • L1 + 0,089 • L – 0,46 = 0
– 0,089 ± Vo,0892 + 4 • 0,46 • 0,00003
0,00006
= 15,159 m
0,75
Pentru H60 avem:
Dv = 0,5 m
A =
q^P = 1,48 1/s ha = 1,48 • 8,64 = 12,78 m/zi Kx = K? = 0,067 m/zi K2=Kj= 10,38 m/zi
£>„+ — = (6,2 -*) + — = (6,2 -1,2) + 0,25 = 5 + 0,25 = 5,25 m 2 2
D2 = 8,8 m
Determinarea lui ,,a’
K
– -16,168
D2_S$ D~ 5
1,76
=> a = 3,6
H
qFp • Dv
+
C r 2
<7fp ‘L
Kx %(KXDX+K2D2) tt-K
qîP-L , £>
+ 1fp In a ——
U
=> 0,5
0,01278-0,5
+
0,01278-r
0,01278-1 , 5
h— In 3,6
0,067 8(0,067 • 5,25 + 10,38 • 8,8) 3,14 • 0,067
o 0,5 = 0,0099 + 0,0000168- Lr + 0,02 • L
«■ 0,0000168 • L2 + 0,02 • L – 0,49 = 0
0,75
L\,:
0,02 ± ^0,0004 + 0,000033
0,000336
21,2
m
Tehnica actuala de stabilire a distantei dintre drenuri consta din determinarea distantei dintre drenuri in regim permanent, asa după cum s-a văzut si apoi verificarea valabilitatii distantei calculate in regim nepermanent. Verificarea in regim nepermanent consta din calculul timpului necesar coborârii nivelului freatic de la o valoare inițiala „ho” (aflata undeva in apropierea suprafeței terenului) la valoarea admisibila „ht” care de obicei este egala cu norma de drenaj. Acest timp trebuie sa fie mai mic sau egal cu timpul admisibil.
Cu notațiile din fig. 1.6 pentru strate impermeabile nu prea adanci
L h
D < si pentru căderi ale nivelului freatic de la „hO” la „ht” când – – < 0,8, avem,
4
unde:
y
ht = \ * 1,16 * ^
nJJ-
nell
7t2 -K-D 10 K D
D = D +h» + h>
° 4
(1.37)
(1.38)
(1.39)
după Elover-Dumm, relațiile:
Rezulta:
ne In
1,16
V
K
ht
\
(1.40)
10 KDt
In relațiile prezentate (1.37 1.40) valoarea „ne” reprezintă porozitatea
drenabila a solului.
Aceasta, in lipsa unor date experimentale, se poate calcula cu relația:
(1.41)
ne = 4K (in %), avand pe K (cm/zi)
Valoric, datele de calcul sunt următoarele:
ht = t – z = 1,2 – 0,6 = 0,6 m;
Hq =t = 1,2 – conform tabelului (1.11) se face verificarea la
cereale in fenofaza semanat când nivelul freatic trebuie sa coboare in maxim 6 zile pe adâncime de 0,6 m;
distanta dintre drenuri;
K-D = Kl[D0+H + (t-z)/2]
= 0,237[l,2 + 0,6 + (1,2 – 0,6)/2] = 0,498 m2/zi;
porozitatea drenabila:
ne = ~J~K = VB/7 = 4,87% = 0,0487
Calculul:
de unde:
_t_ _t
— = — = 0,416=> 0,416 = 1,16-e ^=>e ^=0,359
K 1,2
In 0,3 59 = -tj y =>t/y = 0,02
Dar din relația (1.37) rezulta:
0,08-212 ,
y = —j = 1 zi
3,142 -3,48
Deci timpul de coborâre al nivelului freatic:
tef =l,02-y = \, 02-1^1
Deci:
tef — 1 zi < tac]m — 6,0 zile
Materialul de drenaj pe care il vom utiliza in zona il constituie ceramica. Exista următoarele avantaje rezultate din folosirea acestui material de drenaj:
au o durata mare de funcționare;
folosesc o materie prima ieftina;
prezintă rezistente mecanice mari;
sunt rar calmatate cu oxizi de fier sau de mangan;
La noi in tara se folosesc drenuri de ceramica cu diametrele:
50, 70, 80 si 100 mm pentru drenuri absorbante (lungimea tubului L=330 mm);
125, 150, 200 si 250 mm pentru drenuri colectoare (lungimea tubului 1 = 500 800 mm).
In tranșee tuburile se aseaza cap la cap rezultând rosturi de imbinare cu dimensiuni de 1 – 3 mm, in funcție de calitatea tăierii de capat a tubului.
Pătrunderea apei in tuburile de ceramica se face pe la rosturi, asa după cum se poate observa in fig. 1.7: *
Dimensionarea hidraulica a drenurilor consta din stabilirea următoarelor elemente tehnico-hidraulice:
diametrul tuburilor;
lungimea tubului de drenaj corespunzătoare unui anumit diametru;
viteza apei in dren.
Calculul diametrului tuburilor de drenai
In vederea dimensionării hidraulice a drenurilor se face ipoteza ca ele lucrează in regim de mișcare uniforma si permanenta, fara presiune cu secțiune plina. Ecuația de la care se pleaca in acest caz este următoarea:
Q = A-C-4r1 (1.42)
m care:
A – secțiunea drenului
(1.43)
(1.44)
. x-D2
A =
C – coeficientul lui Chezy, după Manning
>1/6
cA-.r
A
__D ~P~~4
I – panta longitudinala a drenului N – coeficientul de rugozitate ; n=0,0135 P – perimetrul udat; P = n • D
R – raza hidraulica ; R
(1.45)
(1.46)
Daca se inlocuiesc valorile se obține
Q=zJțL±.Rvijn
4 n
n-DL 1 fZ)Y/6 (D^Xil
n
4) ^4;
I
1/2
n
1/2
Q
n-4
5/3
(1.47)
sau:
Inlocuid valoarea lui it si n si calculând (45'/3) se va obține:
Q = 23,076 • D8/3 • 71/2 (1.48)
Rezulta pentru diametrul tuburilor următoarea relație de calcul:
D = 2,661 — (1.49)
23,076 ■ /°’5
In relația 1.48 debitul Q se introduce in m/s.
Calculul lungimii tubului de drenai corespunzătoare unui diametru
Debitul captat de un dren se poate calcula cu relația:
Q = qCFPSD (1.50)
in care:
SD – suprafața deseruita de drenul care il
dimens.; frsn
SD=l-L- 1(T4 (ha)
in care: *
1 = lungimea drenului (m)
L = distanta dintre drenuri (m)
înlocuind (1.51) in (1.50) si ținând seama de faptul ca urmărim ca debitul Q sa se obțină in m3/s, iar debitul specific qFP se exprima in (1/s ha), pentru Q obținem relația:
Q – q fp ' i ' L • 10
(1.52)
Daca se egaleaza (1.46) cu (1.42) se obține:
qcFP ■ 1 ■ L • 10“7 = 23,076 ■ £>8/3 • l'n
(1.53)
De unde lungimea pe care se adopta un anumit diametru „D” se calculează cu relația:
£>8/3. ,1/2
/ = 23,076 -IO7- ^ (m) (1.54)
c T
qFp ’L
c
in care: D se introduce in (m), qF in (1/s ha), iar L in (m)
Calculul vitezei in tubul de drenai
V
Daca se inlocuiesc (1.39) si (1.40) in (1.50) se obține:
i .r^Y/s .r^v/2.7V2 _ i ,D^.rv2
n
v4) V4;
n 4
2/3
(1.56)
Daca se are in vedere relația (1.37), pentru viteza apei se poate scrie: vef=c-jRl (1.55)
Așadar:
(1.57)
ve/ = 29,396 ■ D2/3 ■ IV1
Viteza apei in tuburile de drenaj trebuie insa sa respecte condiția: Vin < V < Vax (1.58)
Asa după cum se recomanda in literatura de specialitate: Vmin = 0,15 0,20 m/s , iar vmax = 1,50 m/s
Acum se poate scrie:
(1.59)
0,15 < 29,396 • D2/3 -Iy2 < 1,5
r 2,6 IO-5 . r
V;., = Tiz—, iar 1.
nun
D
4/3
max
2,6-10'
D4/3
(1.60)
sau:
Tehnica proiectării utilizând relațiile de calcul deduse anterior este
următoarea:
Se impune primul diametru din seria standard;
Se calculează panta minima, respectiv maxima cu relațiile (1.55);
Se compara Imin si Imax cu panta terenului IT si daca:
IT < Imin se adopta ca panta pentru drenuri Imin
Imin < I r < Imax se adopta ca panta pentru drenuri IT
h> Imax se adopta ca panta pentru drenuri Imax
Se calculează lungimea pe care va fi adoptata primul diametru din seria standard cu relația (1.54); aici trebuie avut in vedere faptul ca drenurile absorbante trebuie sa aiba diametru mic; deci daca primul diametru din seria standard nu a acoperit intreaga lungime adoptata in cadrul schemei pentru drenuri se alege următorul diametru si calculele se reiau in tehnica descrisa pana ce se atinge sau depășește lungimea adoptata (pentru drenuri
din ceramica se recomanda in vederea trasării, lmax = 200 – 250 m, iar pentru drenurile din PVC riflat lmax = 300 – 350 m).
Dimensionarea practica a drenurilor absorbante si colectoare
Având in vedere tehnica de calcul expusa, in continuare vom dimensiona un dren absorbant si toate drenurile colectoare din cadrul amenajării (v. planșa nr. 2).
Dimensionarea imui_ dren_abșorbant:
Vom dimensiona drenul 6 din parcela 1:
Date inițiale:
panta terenului in lungul drenului: 1T = 0,0007;
debitul specific de drenaj: qpp = 1,48 1/s ha;
lungimea drenului trasat in plan: lk = 180 m;
diametrele din seria standard pentru absorbante: 50 si 70 mm;
Anin
2,6-10~“
0,051,33
= 0,0013
_ 2,6-IO-3 max "0,05-1,33
= 0,013
Acum considerând primul diametru din seria standard rezulta Următoarele pante limita (v. relația 1.60):
Se observa ca IT nu se incadreaza in aceste doua limite si din acest motiv alegem ca panta a drenului valoarea ID = Imin = 1,3%.
Lungimea pe care se poate adopta diametrul de 50 mm este (relația 1.54):
/ = 23.076.10^0’052’66 0’0013- = 88.44
1,48 • 22
Se observa ca 1 < 1R deci trecem la următorul diametru din seria standard
nun „ —71,33
max „ rt_i,33
Pantele:
9 6 1 O-5
=-W^ =0,00389
0,07'
= —Lr- = 0,089
0,07
D=70 mm.
Alegem: ID = Imin = 0,89%.
/ = 23,076-10'
0,072’66 • 0,00089°’5
1,48-22
179,11 m
Lungimea pe care se poate adopta diametrul de 70 mm este:
Se observa la 1 ~ 1R deci se poate adopta ca diametre pentru drenuri absorbante valoarea: D = 70 mm.
Dimejișiojiarea drenurilor colectoare:
Drenul colector:
panta terenului in lungul drenului: IT = 0,0007;
debitul specific de drenaj: qFp = 1,48 1/s ha;
lungimea drenului trasat in planșa: 1R = 268 m;
latimea zonei deservite: L = 224 m;
diametrele din seria standard pentru colectori: 100, 150, 200, 250, 300, 350.
obține:
=
mm
2,6-10'
0,10
1,33
= 0,00056
r _ 2,6-10" _nn^
^max ^ 1,33 0,056
0,1
Acum pentru primul diametru din seria standard Di = 100 mm, se
/, = 23,076-10
0,102’66-0,00 ll0’5
7
1,48 • 260
118,72 m
Se observa ca Imin < IT < Imax, deci avem ID = IT = 0,0011. Lungimea colectorului cu diametrul de 100 mm va fi:
In continuare rezulta: D3 = 200 mm ; Imin = 0,00022 ; Imax = 0,022, deci ID = IT = 0,0011, iar 12 = 750,37 =>lr2 =260-119 = 141 m.
Materialele filtrante pentru sistemele de drenaj cu tuburi indeplinesc următoarele funcții:
măresc permeabilitatea in jurul tubului in scopul reducerii pierderilor de sarcina la intrarea apei in dren;
creeaza legătură hidraulica dintre dren si stratul de sol afanat sau dintre drenul propriu-zis si drenajul de tip cartita (la drenarea solurilor argiloase);
rețin particulele fine si grosiere (in general > 0,05 mm) la limita lor si lașa sa treaca particulele coloidale;
impiedica apariția fenomenului de sufozie hidrodinamica la intrarea apei in dren;
asigura condiții de așezare a tuburilor de drenaj;
preiau parte din incarcaturile mecanice ce se exercita asupra tuburilor de drenaj.
Sintetizând, materialele filtrante au doua principale roluri:
protejează drenurile impotrfva colmatarii, sufoziei si deteriorării mecanice (rolul de protecție);
inlatura fenomenele negative sub aspect hidraulic ce pot aparea la intrarea apei in drenuri (rol hidraulic).
In continuare vom analiza pentru drenajul din zona Sculeni-Tutora necesitatea materialului filtrant din aceste doua puncte de vedere:
q^P = 1,11 1/s ha
= 1,11 • 1O"3 • L • 10“4 • 86400 = 1,11 • 86,4 • 10“4 • 25 = 0,24m3/zi*m
Valoarea L din relația de mai sus reprezintă distanta dintre drenuri
(L=25 m)
S = 3 x D-0,002 = 3• 3,14• 0,10• 0,002 = 0,0019 m2/m
Valoarea „3” din relația de mai sus reprezintă numărul de rosturi pe ml de dren; 0,002 reprezintă deschiderea medie a rosturilor, iar D diametrul exterior.
K
nec
<lFP
0,24
= 126,32 m/zi
5 0,019
Deci Knec» Kt, fapt care arata ca este necesara protecția drenurilor cu material filtrant in scopul măririi capacitatii de captare a drenurilor.
Așadar:
K
T
(1.63)
Un alt aspect ce trebuie analizat il reprezintă necesitatea prevederii de material filtrant in scopul reducerii pierderilor de sarcina la intrarea apei in dren (hi). Acesta se calculează cu relația:
m care:
c *
qFP, L, KT – au semnificații deja cunoscute;
– coeficientul de rezistenta locala la intrarea apei in dren neprotejat.
Coeficientul se poate calcula, in cazul drenurilor din ceramica, cu
2 B , 2 B
In
7C2D
7t • /
(1.64)
relația:
m care:
B – distanta dintre doua rosturi; B = 0,33 m D – diametrul exterior al drenului; D = 0,10 m L – latimea medie a rosturilor; 1 = 0,002 m
Deci:
~ 2 • 0,33 t *2- 0,33
3,142 -0,1 3,14-0,002
Ă = r; . • In ^ =3,11 m
Pierderea de sarcina va fi in acest caz:
0,0096-25 = m
0,237
Aceasta valoare este inadmisibil de mare si ca o concluzie fireasca si sub acest aspect este necesara, in cazul nostru, protejarea drenurilor cu material filtrant.
Necesitatea filtrului sub aspectul protecției se stabilește prin analiza posibilității apariției fenomenului de sufozie.
Analiza posibilității apariției fenomenului de sufozie se face prin compararea diametrul fictiv maxim al porilor solului (d™ax) cu diametrul fictiv minim al particulelor de sol (dmm). Astfel, daca:
0,77 • J0max < dmin (1.65)
nu se vor produce fenomene de sufozie hidrodinamica.
i max
a0
0,455
îl
l-n
7 (1 + 0,0517)
(1.66)
In relația (1.65) diametrul fictiv maxim al porilor se calculează cu relația:
m care:
n – porozitatea totala a terenului;
U – coeficient de uniformitate a terenului; U = —-
4 o
dj7 – diametrul corespunzător particulelor aflate in teren in procent de 17%;
dmin = d3 (d3 – diametrul corespunzător particulelor aflate in teren in procent de 3%).
Acum, pe baza compoziției granulometrice a terenului la adancimea de 1,5 m (cea mai apropiata adâncime de adancimea de ingropare la care s-au luat probe – v. pct. 1.3.1.1, foraj F206 – si s-a determinat granulozitatea) s-a prezentat in fig. 1.8 curba de granulozitate. Din aceasta figura se determina următoarele valori:
d6o = 0,025 mm;
dio = 0,0018 mm;
dn = 0,0028 mm;
d3 =0,0012 mm.
Daca mai notam ca porozitatea totala a terenului este: n=0,47, rezulta, conform relației (1.66) următorul diametru fictiv maxim al porilor solului:
^13,88 • 0,Q028(1 + 0,05 • 13,88) = 0,00297 mm
V
m care:
d60 _ 0,025 0,0018
Acum calculam valoarea: 0,77 • </0max = 0,77 • 0,00297 = 0,0228 mm care se poate observa ca:
0,77 • t/0max = 0,00228 > dmin = 0,0012 mm
deci condiția (1.65) nu este indeplinita si exista deci pericolul, in cazul neprotejarii, apariției fenomenului de sufozie. Așadar si sub acest aspect este necesara protejarea drenului cu material filtrant.
Alegerea si proiectarea materialului filtrant
După natura lor materialele filtrante se pot grupa astfel:
materiale filtrante granulare;
materiale filtrante organice;
(
\
0,47
^0max = 0,455
1 – 0,47 J
13,88
materiale filtrante sintetice.
Materialele filtrante granulare sunt cel mai des folosite in tehnica mondiala a drenajului si au dat pana in prezent cela mai bune rezultate. Folosirea lor in drenaj prezintă următoarele avantaje:
pot fi adoptate granulometriei pământurilor in care se instalează;
sunt nedegradabile chimic si mecanic, fapt care le conferă o mare durata de funcționare;
au calitati hidraulice (permeabilitate) excelente;
preiau o parte din solicitările mecanice ale tuburilor de drenaj;
se găsesc in cantitati suficiente;
pot fi puse in opera mecanizata.
Din categoria materialelor filtrante granulare fac parte in principal
următoarele:
Balastul. Este un material deosebii de răspândit in tara noastra si in cele mai multe zone de drenaj se gaseste si in cantitati suficiente. Se caracterizează printr-un grad ridicat de neuniformitate si o greutate volumica mare. Are avantajul ca, prin consumurile valorice mari de extragere, transport si punere in opera cauzeaza creșterea substanțiala a valorilor de investiție la lucrările de drenaj.
Ni_s]pui_groși_er. Prezintă aceleași avantaje si dezavantaje ca si balastul. Nu poate fi folosit ca material filtrant daca are incluziuni de materie organica sau particule de praf (mal) in procent mai mare de 2 – 5%. Nisipul grosier se caracterizează printr-un coeficient de neuniformitate si un diametru al particulelor componente mic si de aceea se folosește la drenaj in complex cu un material filtrant de invelire (ex. sintetic).
Zgura granulata de furnal se obține prin racirea brusca a zgurii lichide sub acțiunea apei. In acest fel se formează un material de mici dimensiuni a căror structura este sticloasa si stabila la acțiunea apei. Se gaseste in cantitati mari la combinatele siderurgice Galați, Reșița, Hunedoara.
Zgura de țenpi)cențrala_rezulta din arderea cărbunelui in cazanele termocentralelor. Procesul tehnologic face ca in halde zgura sa conțină si multa cenușa care datorita finetei particulelor componente si sfaramarii sub acțiunea apei este problematica folosirea ei ca material filtrant.
Materiale filtrante organice:
Folosirea acestor materiale filtrante este mult discutata de specialiști. In unele tari se folosesc, in altele nu. Cert este faptul ca au o durata de existenta redusa datorita proceselor de descompunere la care sunt supuse in timp. Totuși in unele tari se folosesc justificat de prețul de cost redus.
furnizat:
Paiele (de ovăz, orz, secara, grâu) care conțin in general 25 – 30% celuloza. Se aseaza in tranșee intr-un strat de minimum 15 cm (dedesubt si deasupra), fie infasurate pe dren intr-un strat de 1 – 2 cm. Dintre paiele enumerate se pare ca cel mai greu se descompun cele de ovăz datorita conținutului ridicat in siliciu (~ 3,5%).
Pjeaya de orez rezultata de la decorticarea orezului. Conținutul ridicat in siliciu le face rezistente la descompunere. Sunt rezistente la acțiunea apei.
Turba este mult folosita ca material filtrant in alte tari. La noi, datorita răspândirii reduse a carierelor pe teritoriul tarii si dezavantajele legate de prelucrarea prealabila a ei in vederea obținerii doar a materiei fibroase, nu s-a folosit decât cu caracter experimental.
3. Materialele filtrante sintetice au aparut relativ recent (-1975) si li s-a atribuit denumirea de geotextile. Dintre geotextilele utilizate la noi in tara se enumera:
Teja_sjmul _si jiete_sjmul sunt geotextile netesute din fibre sintetice obținute de la defibrarea deșeurilor. Se livrează in suluri de 2,5 m lățime si de cel puțin 15 m lungime. Terasimul simetesimul sunt rezistente la strivire, poansonare, putrezire si la acțiunea agenților chimici. La drenurile din PVC aceste geotextile se preinfasoara in jurul tuburilor (legandu-se din loc in loc cu sarma neagra), iar la drenurile din ceramica se aseaza mai intai pe fundul transeei de după pozarea tuburilor, geotextilul se petrece peste dren de o parte si de alta ca o plapuma.
Drenatexțul este un geotextil produs din deșeuri textile așezate pe un suport din poliester. Suportul este obtinut prin intertesere peste care se gaseste o pătură formata din produsul tocarii si scarmanarii deșeurilor sintetice. Are proprietăți apropiate cu ale netesinului si terasinului si se pune in opera cu impaslitura spre dren.
Din materialele filtrante prezentate anterior alegem pentru protecția drenurilor din ceramica in zona Sculeni-Tutora balastul din următoarele motive:
cariere de balast se găsesc in apropierea zonei cu material filtrant suficient;
drenurile sunt din ceramica si protejarea lor cu un alt tip de material ar insemna consum mare si inutil de manopera.
Normele americane (v. „Tehnica drenajului terenurilor agricole” de Hacet C. si I. Stanciu, Editura Ceres, București, 1978, pag. 196) prevăd următoarele criterii:
dF
= 12 + 58
(1.67)
“50
^50
âF
15 =12 + 40 (1.68)
iF
Ml C _
-vr -5 <L69>
“85
in care: d indice 15, 50, 85 reprezintă diametrul particulelor corespunzătoare procentului de 15, 50 sau 85 de pe curba granulometrica.
Filtrul din balast mai trebuie sa indeplineasca următoarele condiții:
componentele cu diametru mai mic de 0,074 mm sa nu depaseasca 5% din greutatea totala;
sa nu existe componente cu diametru mai mare de 40 mm, iar 90% din material trebuie sa fie alcătuit din particule cu diametru mai mic de 20 mm.
grosimea stratului filtrant se limitează la max. 7-10 cm.
In vederea alegerii carierei de balast a cărei granulometrie indeplineste condițiile de mai sus, in fig. 1.8 s-a reprezentat curba de 1,5 cm (unde s-a prelevat proba). Din curba granulometrica reprezentata rezulta următoarele date de calcul:
df5 = 0,0025 mm;
^50 = 0,014 mm;
d$5 = 0,085 mm;
iar din condițiile (1.61), (1.68) si (1.69) se obțin următoarele diametre:
. = 12-0,014 + 58-0,014 = 0,168 + 0,812
. df5 = 12 • 0,0025 + 40 • 0,0025 = 0,03 + 0,10 . df5 < 5 ■ 0,085 < 0,425
Aceste valori s-au reprezentat in fig. 1.8 si au rezultat după cum se poate observa (fig. 1.8):
curba granulometrica limita inferioara si superioara necesara balastului ce va fi utilizat in zona;
zona in care trebuie sa se incadreze curba granulometrica a balastului ce va fi utilizat.
Construcții si instalații pe rețeaua de colectare- evacuare
Funcționarea corecta a unui sistem de drenaj se asigura prin construcțiile si instalațiile sale:
guri de evacuare;
cămine de racordare, control, sedimentare;
ruperi de panta-caderi;
piese pentru cotrolul circulației apei in drenuri;
piese pentru intersecția drenurilor cu șanțuri, drumuri;
piese de legătură si racordare;
instalații de reglare a scurgerii.
a. Guri de evacuare
Amplasarea acestora trebuie făcută Astfel incat: sa permită descărcarea apei in recipient, fara ca prin aceasta sa se creeze un remuu in sistemul de drenaj; sa nu se infimde cu pamanț, cu animale mici (șobolani, broaște etc.) sau gheata; sa nu fie expuse deteriorării provocate de vite; sa nu fie supuse inghetului (minimum 80 cm sub suprafața terenului), sa nu fie așezate in imediata apropiere a arborilor. Pentru a obține o inaltime de 0,8 – 0,9 m a stratului protector de pamant deasupra gurii de evacuare, aceasta se retrage in interior.
Pentru a impiedica intrarea animalelor mici in tuburi, se pot lua următoarele masuri: gura de evacuare se scoate mult in afara; se amplaseaza la o astfel de inaltime fata de nivelul maxim al apei din recipient ca ea sa nu fie accesibila animalelor mici; se instalează gratare de protecție, acestea insa provoacă suprainaltari.
Tubu de scurgere al gurii de evacuare poate fi confecționat din lemn, PVC, beton etc. Tuburile din ceramica nu sunt indicate.
Cele mai vechi procedee de descărcare sunt gura de evacuare de forma paralelipipedica, din lemn, situata la 0,1 – 0,2 m deasupra nivelului maxim al apei in canalul colector.
O
Fig. 1.10 -<Gura de evacuare cu gratar mobil
Vedere din fata
Secțiune longitudinala
O-
7
Fig. 1.11 – Sura de evacuare cu tub din lemn taiat oblic lacapatul aval
Fig. 1.12 – Gura de evacuare deschisa direct cu tub din beton sau fonta sprijinit pe zid
Mai indicate decât tuburile din lemn sunt tuburile de fonta, cu o lungime de 1,0 – 1,5 m. Ieșirea din taluz a acestor tuburi este de 25 cm, la capat sunt prevăzute cu o tăietură oblica si nu au nevoie de gratar. Așezarea acestui tub de evacuare se face pe un postament de piatra sau pe un zid construit special.
Foarte răspândite pentru gurile de evacuare sunt tuburile din beton. Caracteristicile constructive si funcționale ale gurilor de evacuare din beton sunt prezentate in fig. 1.13.
Amplasarea acestora trebuie făcută astfel incat:
sa permită descărcarea apei in recipient, fara ca prin aceasta sa se creeze un remuu in sistemul de drenaj;
sa nu se infunde cu pamant, animale mici (șobolani, broaște etc.) sau gheata;
sa nu fie expuse deteriorării provocate de vite;
sa nu fie supuse inghetului (minimum 80 cm sub suprafața terenului);
sa nu fie așezate in imediata apropiere a arborilor.
Pentru a obține o inaltime de 0,8 – 0,9 m a stratului protector de pamant deasupra gurii de evacuare, aceasta se retrage in interior.
b. Calculul hidraulic al stavilarului regulator de nivel
Debitul stavilarului este: Q- 8 • S -(p-b -h- ^2 ■ g • z0
unde:
8 = coeficientul de reducere: S = f (a) S = 0,95;
z0=z +
a-Vf
c _
Qcd , -1,8 => b
2-g
Qcd,
0,1 +
1,1 • 0,5'
2-g
= 0,114 m
1,8
S-£-(p-h-^2' g‘Z0 0,95 • 0,9 • 0,92 • 1,10 • ^2 • g • z0
1,8
0,95 • 0,9 • 0,92-1,10-^2-9,81 *0,0114
= 1,49 m
a = unghiul dintre canalul de alimentare si cel deservit; e = coeficientul de contracție: S = 0,9; cp = coeficientul de viteza (p = 0,92 (prag muchie rotunjită); b = latimea de baza a stavilarului; h = inaltimea apei in canalul CD zq = sarcina sub care se face trecerea din C in CDi:
adoptam stavilar deschis din beton simplu cu doua deschideri.
Stavila se realizează din dulapi de lemn solidarizați prin platbande
metalice. Dulapii, pentru etansare, se solidarizează prin sipci de lemn. Etansarea la fund se realizează prin rezemarea panoului de lemn pe un profil metalic.
m care:
ya = 0,001 Kg/m3;
oai = rezistenta admisibila la încovoiere a lemnului; oai = 80 Kg/cm2; b = latimea oblonului; b = 180 cm;
atunci:
Determinarea grosimii dulapului de la baza (x):
Valoarea obtinuta se majoreaza cu 20% pentru a tine seama de
H = inaltimea apei in amonte; H = 45 cm.
eventualele slăbiri ale secțiunii => x = 4,4£ cm.
H = inaltimea stavilei:
H = 0,45+ 0,3 = 0,75 cm bs = latimea stavilei:
bs= 190+ 0,1 = 190 cm
•ya H2 -b = 182,25 Kgf
Determinarea forței de ridicare a stavilei
Fr =(P- f -G)-K-coborâre
unde:
P = presiunea totala exercitata de apa asupra oblonului f = coeficient de frecare otel / otel in apa; f = 0,5
Berezenski
A = suprafața oblonului (m2);
A = Hsbs =m-bs =180-45 = 0,81 m2
G = greutatea proprie a oblonului; G = 0,05 A VA – formula lui
atunci:
G = 0,05 • 0,81 • JoȘi = 0,036 Kgf
arm.
G = Glemn + G<
Glemn = A-g-ylemn = 0,81 • 0,04• 800-25,92 Kgf Garm. =A'-g'- yotel = 1,6 • 0,05 • 0,005 • 7850 = 3,14 Kgf G- = 25,92 + 3,14 = 29,09 Kgf
K =coef.de siguranța in funcție de intepeniri,impotmolirea vanei; k=l,25 Fr = (182,25 • 0,5 + 29,06) • 1,25 = 150,23 Kgf
Dimensionarea mecanismelor de manevra
Mecanismul de manevra este un ax filetat cu capacitatea de a ridica forte pana la 250 Kg. Daca nu luam in calcul frecarea:
in care:
Atunci:
r0-tga
P = forța de la manivela; P = 15 Kgf a = unghiul de inclinare a filetului; a = 4°
L = brațul forței; L = 30 cm
r0 = raza medie a filetului; r0 = 0,03 m
*
F.= 1,5,°’3 =2,145 Kgf
0,03 • tg 4
F.=^
F.
PL
unde:
deci:
r0-tg(a + <p)
<p = unghiul de frecare; <p = 6°
15-0,3
F,
0,03-?gl0c
850,69 Kgf
Cu frecare avem:
Randamentul mecanismului cu ax filetat este redus rj = 0,15 -r 0,20. Randamentul real:
tga
tg(a + <p) + — -ju
unde:
r = raza medie a piuliței; r = 0,04 m |i = coef. de frecare; p = 0,25 (otel / otel)
atunci:
tg4°
tg\0° + 0^04 -0,25
0,142 = 14%
0,03
Puterea motorului:
P =
Fr
75-60-7
•v [CP]
unde:
Fr = forța de ridicare; Fr = 150,20 Kgf î] = randamentul mecanismului v = viteza de ridicare a vanei; v = 2 m/min
deci:
150,23
75 – 60 • 0,6
— = 1,8-1(T3 CP
60
*
i
!
Cap. IV : TEHNOLOGIA DE EXECUȚIE A LUCRĂRILOR
DE DRENAJ
La noi in tara cea mai utilizata mașina de drenaj este de tip ETT-202A care realizează pozarea drenurilor absorbante in tranșee. Operațiunile tehnologice de realizare a drenurilor absorbante cu aceasta mașina sunt [8]:
Lucrări pregătitoare: curatarea transeelor de vegetații, trasarea in teren a aliniamentelor de ax ale drenurilor, nivelarea terenului pe traseul drenului (daca este cazul)
Aprovizionarea cu materiale de drenaj, tuburi, matetial filtrant, piese de racordare, guri de evacuare
Montarea instalațiilor de ghidaj
Instalarea mașinii pentru inceperea lucrului
Dechiderea transeei, pozarea tuburilor, controlul calitatii pozării, pozarea filtrului, controlul final al pozării
Executarea racordării la gurile de evacuare
Acoperirea drenului cu un prim strat de pamant
Astuparea transeei.
1. Montarea instalațiilor de ghidaj
Mașina de drenaj ETT-202A este conceputa sa se ghideze automat după un cablu de copiere. Instalarea cablului de copiere de-a lungul axului drenului se face asa cum se observa in figura O la o distanta „b” aflata de axul drenului egala cu 1550 ±150 mm. In plan vertical cablul de copiere materializează o linie paralela cu linia fundului transeei.
Modul de lucru este următorul:
Cablul de copiere (5) infasurat pe tamburul unui traliu se desfasoara pe traseul drenului incepand din colector pe traseul caruia se ancoreaza cu tarusi metalici, traliu portcablu [7].
Se infing in pamant suportii (8) ai tijelor (9) pe un aliniament paralel cu axul deja pichetat al drenului, amplasamentul cablului va fi pe partea opusa descărcării pământului excavat; distanta „b” intre planurile verticale de ax al drenului si cablului la mașina ETT2002-A este b = 1550 ±150 mm astfel incat sa fie asigurata rezemarea palpatonului (4) pe cablul (5).
Materializarea liniei de copiere (prin cablul 5) care trebuie sa fie paralela cu linia (6) de pozare a drenului la panta proiectata id, condiție ce se realizează prin instalarea la cota a cablului; instalarea cablului se face folosind o nivela topografica. Aceasta operație se face mai intai prin manevrarea tijelor suport de la cele doua extremități ale drenului si apoi se aliniaza la cota tijele suport intermediare. Tensionarea cablului se face cu ajutorul traliului (7) de pe taluzul canalului.
Se aduce mașina de drenaj cu tabla si elinda deasupra colectorului, lasandu-se in jos orgonul de lucru pana ce tija palpatoare reazema pe cablul de copiere si la tabloul conducătorului se indica poziția normal ceea ce semnifica faptul ca orgonul de lucru este adancimea proiectata, după care se incepe lucrul propiu-zis.
Mașina poate lucra in regim de reglaj manual când conducătorul (pe baza semnalelor tabloului de comanda primite de la traductorul (1) instalat pe elinda) comanda direct acționarea orgonului de lucru, iar in regim automat când electrocontactele traductorului (1) comanda direct electrohidrodistribuitorul varinelor hidraulice de acționare a orgonului de lucru (3) reglând astfel continuu adancimea de lucru a mașinii.
2. Instalarea mașinii pentru începerea lucrului
Execuția drenurilor absorbante incepe intotdeauna din partea aval. Aceasta creaza pe de o parte posibilitatea evacuării excesului de apa ce poate aparea in transeea deschisa, iar, pe de alta parte, condiții generale de drenare a suprafeței de amenajat care facilitează execuția lucrării.
Mașina de drenaj ETT-202A prezintă următoarele caracteristici de lucru:
dimensiunile transeei:
adancimea garantata: 2 m
adancimea maxima: 2,3 m
latimea: 0,5 m
panta fundului transeei: 0,02 – 0,002
viteza de lucru
in pământurile rezistente: 15 ^ 230 m/h
in pământurile ușoare: 34 500 m/h
Instalarea mașinii ETT-202A pentru inceperea lucrului se face in doua
moduri:
• Când inceperea lucrărilor se face din canal, mașina se dirijează pe arul marcat si semnalizat al drenului, după care, prin mers inapoi, se aduce cu elinda deasupra canalului. Se coboara elinda si toba pana ce palpatorul intra in contact cu cablul de copiere instalat la cota, moment in care tabloul de comanda al mașinii se aprinde lampa semnalizatoare „Normal”. In aceasta poziție extremitatea inferioara a elindei (dinții cupelor) se afla la cota de pozare a transeei in partea aval si deci lucrul poate incepe.
înainte de inceperea lucrului, trebuie făcută verificarea tehnica zilnica a mașinii, verificarea motorului, a nivelului de ulei motor si ulei hidraulic, reglajul intinderii lanțului port cupe.
IV.3. Operații de pozare a drenurilor
La execuția cu mașina ETT-202A, excavarea transeei in pozarea tuburilor de drenaj se realizează simultan.
Viteza de lucru se corelează'cu adancimea de sapare conform indicațiilor din tabelul următor:
La constatarea nerespectarii adâncimii proiectate (se verifica cu o nivela si o mira imediat după inceperea lucrului) se verifica in ordine: cota cablului de copiere, intretinerea lanțului port cupe si uzura dinților la cupe.
Erorile de panta pot aparea din următoarele motive:
distanta mare intre suportii cablului de copiere se remediază prin instalarea unui suport intermediar;
intinderea necorespunzatoare a cablului de copiere.
Pozarea tuburilor din ceramica se face prin jghebul de lansare montat in
toba mașinii. Jghebul este reglabil permițând ca, in funcție de dimensiunile si forma tuburilor (cilindrice, poligonale) sa se asigure.
Controlul calitatii pozării tuburilor ceramice se efectuează pe cale nizuala de un muncitor care are sarcina ridicării tuburilor pe platforma tobei de pozare.
Muncitorul se deplasează in urma mașinii controlând aliniamentul tuburilor pozate in denivelările (tuburi ridicate deasupra sau coborâte sub nivelul celorlalte) ce apar ca urmare a corectării bruște a adâncimii organului de lucru al mașinii.
Remedierile pentru lucrările de drenaj se executa folosind unelte concepute special. Acestea sunt:
cârlig de pozare (agata un tub de dren si il coboara in tranșee in locul unui tub necorespunzator);
verificatori de poziție modifica poziția unui tub in raport cu celelalte);
curatator de fund (taie unele mici ridicaturi de pamant de pe fundul transeei);
clește pentru extras tuburi etc.
Cap. V : EXPLOATAREA SI ÎNTREȚINEREA
LUCRĂRILOR PROIECTATE
III.l. Colmatarea rețelei de drenaj
Deficientele de funcionare a rețelei de drenaj pot fi semnalate pe rețeaua de drenuri absorbante.
Cele mai frecvente deficiente de semnalează ca urmare a unei execuții necorespunzatoare a pozării tuburilor, a surpării transeelor precum si a modului de reducere a terasamentului in tranșee.
In funcționarea rețelei de drenuri absorbante pot fi semnalate doua categorii principale de deficiente care reduc capacitatea de drenare a rețelei sau produc întreruperea completa a funcționarii unei parti din rețea si anume:
colmatarea rețelei cu particule de sol sau rădăcini ale plantelor;
colmatarea rețelei cu depuneri minerale.
Colmatarea rețelei cu particule de sol se produce de regula după
readucerea pământului in tranșee, atunci qand umplutura afanata primește o cantitate prea mare de apa.
In perioada de trasare a solului in tranșee multe din particulele fine de sol migrează prin stratul filtrant ce acopera tuburile si pătrund printre rosturi in tuburile de argila unde se acumulează.
O alta sursa de colmatare cu particule de sol este folosirea tuburilor de ceramica sparte la capete precum si pozarea acestora incorect pe aliniament.
Rezulta in aceste cazuri spatii intre tuburi mai mari decât cele normale de 1,5 mm si in consecința particule de sol pătrund in tuburi si se depun, colmatand astfel secțiunea de scurgere.
Rădăcinile, in special cele ale ierburilor si buruienilor, se pot dezvolta in profunzime si se pot acumula in tuburi, colmatand parțial secțiunea acestora.
Aceste cazuri sunt in general puțin frecvente, totuși se pot semnala.
Colmatarea rețelei de depuneri minerale se poate produce foarte frecvent ca urmare a utilizării unor cantitati mari de substanțe chimice pentru dezinfectii, ierbicidare, amendare etc. sau in cazul solurilor cu un conținut ridicat de săruri livigabile.
Depunerile minerale se precipita in deschiderile tuburilor si colmateaza secțiunea de scurgere a acestora.
Obișnuit se semnalează depuneri de fier si mangan in cantitati si condiții foarte deosebite.
Astfel se semnalează starea lor fizica care poate varia de la panta la corp solid foarte dens sau bulgari foarte porosi de densitate mica.
Alte tipuri de depuneri care pot aparea mai puțin frecvent decât cele de fier si mangan sunt depunerile de gips (CaS04) si cele de travertin (CACO3).
Gipsul se depune sub forma cristalina cel mai frecvent sub forma de aglomerări de cristale foarte fine, iar uneori sub forma de cristale mari foarte dure.
Depunerile de travertin sunt relativ moi, sub forma unei paste mai dense.
Deficientele in funcționarea drenurilor colectoare sunt in principal cauzate de colmatarea secțiunii de scurgere a acestora de regula cu depunere de particule de sol si mai rar cu depuneri de natura minerala.
Aceste depuneri se colmateaza pe tronsoanele colectorilor cu pante reduse si in zona căminelor de vizitare.
Procesul de colmatare cu depuneri de particule de sol este favorizat si de faptul ca in funcționarea rețelei de drenuri se inregistreaza o gama mare de variație a debitelor de la 0 pana la 3 – 4 1/s.
Masurile de intretinere si exploatare care trebuie aplicate pentru a se asigura o funcționare corespunzătoare a rețelei de drenaj sunt acelea care au drept scop inlaturarea deficientelor menționate anterior.
Sub acest aspect se evidențiază masuririle de inlaturare a depunerilor de particule de sol din rețeaua de drenuri absorbante si din drenurile colectoare.
t
Inlaturarea depunerilor de aluviuni din drenuri
Depunerile de particule de sol din rețeaua de drenuri absorbante pot fi inlaturate prin folosirea unui jet de apa sub presiune introdus in lungul unui sir de dren.
Introducerea jetului se face pe la căpătui aval al fiecărui sir de dren, de la punctul de debusare al șirului din dren in colector.
Jetul de apa trebuie sa fie puternic, de ordinul a 3 – 4 atm. Astfel incat sa asigure dislocarea particulelor si deplasarea lor către ieșirea din șirul de dren.
In acest scop se poate folosi o pompa de tipul celor utilizate pentru epuismente care bigura presiunea necesara intr-un furtun de cauciu prevăzut la capat cu o piesa de tipul unui ajutaj care poate realiza un et frontal si jeturi laterale.
Jetul frontal realizează dislocarea depunerilor, iar cele laterale inaintarea furtunului in lungul șirului de dren.
Turbulenta creata de jeturi puternice de apa ce tasnesc inainte, inapoi si lateral spre pereții tuburilor de ceramica agita si deplasează sedimentele către ieșirea din șirul de dren.
Lipsa unei pompe de presiune ar putea sa fie suplinita de existenta presiunii in rețeaua de alimentare pentru irigare.
In cazul in care punctele de debusare ale șirurilor e drenuri nu sunt vizitabile este necesara executarea unei gropi cu dimensiunile 1,0 x 0,70 m adâncime, pana la racordarea la colector, spargerea racordului si apoi se poate introduce jetul de apa.
Operațiunea este foarte greoaie, necesita o investiție mare si timp
îndelungat.
Pentru a se evita aceste incoveniente se poate executa o groapa cu aceleași dimensiuni in căpătui amonte al șirului de dren si introdus un jet de apa de mica presiune de 3 – 4 atm. Care poate realiza dislocarea depunerilor si spalarea lor.
Procesul poate fi aplicat numai in cazul in care depunerile de particule de sol nu sunt cimentate si ocupa o parte mica din secțiunea tubului, in situația in care acestea sunt masive prin spalare ele se aglomerează pe traiectul șirului de dren, il injunda si nu se mai poate resimți efectul jetului de apa.
înlăturarea depunerilor minerale
Depunerile de fier si mangan din rețeaua de drenuri absorbante pot fi evacuate prin introducerea in lungul șirului de dren a unui amestec de dioxid de sulf gazos si apa.
In prealabil șirurile de drenuri trebuie spalate cu apa pentru indepartarea nămolului, nisipului si a cat mai multor depuneri libere.
Prin indepartarea depunerilor nefixate se poate realiza un contact mai intim intre chimicale si depunerile de la imbinarile tuburilor precum si de la suprafețele interioare acestora.
După executarea spălării șirurilor de dren pot fi tratate cu soluții de 2% in greutate de dioxid de sulf gazos in apa. Cantitatile de apa si gaz ce trebuie folosite sunt in funcție de diametrul tubului ceramic si de lungimea șirului de dren.
Gazul si apa sunt introduse la un debit care sa realizeze o concentrație de 2% SO2 in greutate a soluției.
La începutul tratării, căpătui aval al șirului de dren este lasat liber pana când dioxidul de sulf ajunge la un dop si intregul sir de dren este umplut cu aceasta soluție.
Soluția trebuie sa ramana in șirul de dren 3-4 zile, timp in care se realizează dizolvarea depunerilor.
După aceea dopul de la căpătui aval este scos si soluția este evacuata gravitațional.
Ca sa se evite un consum exagerat de soluție tratarea se recomanda sa se faca după aplicarea in prealabil a unei spălări a solului astfel incat stratul inconjurator drenului sa fie saturat.
La utilizarea dioxidului de sulf trebuie făcut in prealabil un instructaj cu personajul care lucrează, deoarece gazul are acțiune intensa iritanta pentru ochi si sistemul respirator superior.
Depunerile de gips de tipul cristalelor mici pot fi inlaturate prin spalare cu jet de apa sub presiune ca in cazul particulelor de sol.
Atunci când insa cristalele sunt mari si dense, nu este posibil de inlaturat cu jet de apa si se impune scoaterea tuburilor si inlocuirea cu alte tuburi noi.
Depunerile de tracertin fiind mai pot fi si degajate prin utilizarea de jeturi de apa de mare presiune.
înlăturarea depunerilor din drenul colector
Depunerile din drenurile colectoare indiferent de natura lor pot fi inlaturate prin utilizarea unor jeturi de apa sub presiune realizate de pompe pentru epuisment.
In acest scop incepand din aval spre amonte pe tronsoane de ordinul a 50 – 80 m se va introduce apa sub presiune pana la evacuarea integrala a acestor depuneri.
Acest lucru se poate constata din momentul in care apa evacuata pe drenul colector este limpede.
Daca pe drenurile colectoare sunt prevăzute cămine de vizitare, atunci introducerea apei sub presiune in colector se va executa din cămin incepand de la ultimul cămin din aval pana la un cămin situat in amonte la distanta de 50 – 80 m.
Atunci când nu sunt cămine, data fiind lungimea colectoarelor se impune sa se execute spargerea acestora la distantele menționate anterior si introducerea apei in condiții mai dificile. *
Pentru a se evita acest sistem defectuos se va incerca in prealabil introducerea apei prin căpătui amonte al colectorului si observarea debitelor evacuate la căpătui aval al acestuia.
In situația in care nu se semnalizează o blocare cu depuneri a colectorului, operația de spalare se va continua dinspre căpătui amonte.
Apariția unui blocaj obliga la execuția unor spargeri pe traseul colectorului si efectuarea spălării cu jet de apa dinspre aval spre amonte.
Utilaje si mașini de exploatare a canalelor de desecare
Echipamente Bertforel
Echipamentele Bertforel, fabricate in Anglia, sunt acționate de tractoare U650, U651 si destinate sa curețe canalele de vegetație sau de aluviuni.
Lungimea taluzurilor care pot fi curatate cu aceste echipamente este de 4,5 m, iar adancimea canalelor pana la 25 m.
Pentru taierea vegetației din canale se folosește o cositoare a cărei lungime este de 1828 mm, cu trei garnituri de cutite rotative. Productivitatea acestui dispozitv este de 20 m/min.
Cositoarea plutitoare VMZ
Se folosește la cosirea vegetației acvatice sub nivelul apei. Piesa activa este o lama tăietoare, care poate lucra pana la adancimea de 1,5 m sub nivelul apei si care are o productivitate de 0,6 ha/h.
In vederea curățării drenurilor de depuneri la metoda mecanica (razuirea), se folosește un dispozitiv alcătuit dintr-un tub rigid de PVC sau o tija rapida care are fixat la extremitatea libera echipamentul de curățire.
Curățirea se asigura prin impingerea si răsucirea dispozitivului in interiorul drenului.
Dispozitivele de curățire se pot realiza in mai multe variante: sapa oscilanta, sapa mobila, cu lungimea de cca. 70 cm si perii.
La metoda spălării cu jet de apa se folosește o instalație a cărei pompa trimite apa sub presiune intr-un furtun echipat la extremitatea libera cu dispozitiv de sapare prevăzut cu duze.
Pomparea apei se face sub presiune inalta (8-10 atm). Pentru antrenarea pompei se poate utiliza un tractor de 40 CP. Se pot curata drenuri pe o lungime de 350 m. Lipsa unei pompe de presiune ar putea fi suplimentată de existenta rețelei de irigație, fiind necesara realizarea unui racord corespunzător de la vana de alimentare la furtunul de cauciuc.
La inlaturarea depunerilor minerale se folosește un amestec de dioxid de sulf gazos cu apa. Dioxidul de sulf se aduce in rezervoare la căpătui amonte al fiecărui sir de dren si se introduce printr-un furtun conectat la rezervor.
Instalațiile si accesoriile pentru urmărirea in timp a comportării sistemului de desecare-drenaj constau in:
mire hidraulice, sunt amplasate la confluenta canalelor de ordin inferior la cele de ordin superior si pe canalele colectoare (principale) in punctele de modificare a scurgerii (coturi, subtraversari, confluenta emisar).Cu ajutorul lor se urmărește variația nivelului pe canale si deci modul de funcționare a
, intregului sistem. Mirele trebuie revizuite periodic si verificate
daca fata de cota de amplasare au survenit tasari sau alunecări in timp.
limnigrafe amplasate in punctele critice ale rețelei cu ajutorul carora se pot inregistra variațiile in timp ale nivelurilor de pe canale in special după perioade de precipitații critice. Acestea
se pot umple in apropierea emisarului respectiv pe traseul colectorului de baza din rețeaua de desecare.
puțuri hidrogeologice cu inregistrarea automata a variației nivelului freatic si cu ajutorul carora putem urmări comportarea in complex a lucrărilor de drenaj cu cele de desecare.
dispozitiv de măsurare a debitului si volumelor de apa din rețeaua de desecare-drenaj si care se utilizează numai in cazul in care se urmăresc anumite date de cercetare.
Masuri de protecție a muncii
Pentru realizarea lucrărilor de desecare cat si exploatarea lor in condiții raționale la care vor concura un număr mare de muncitori si personal tehnic, trebuie sa se tina seama de prevederile si masurile pentru protecția muncii, in scopul îmbunătățirii condițiilor de lucru pe șantierul unde se lucrează in scopul evitării producerii de accidente, in scopul inlaturarii cauzelor care ar putea produce accidente de munca si îmbolnăvirii profesionale, luandu-se toate masurile pentru organizarea corespunzătoare a muncii.
Urmărirea respectării masurilor de protecție a muncii revine tuturor celor care organizează, coordonează si conduc procesele de munca.
In majoritatea cazurilor si pentru orice activitate desfasurata pe șantiere de muncitori si orice fel de salariați este necesara instruirea tehnica pentru executarea operațiunilor sau proceselor tehnologice.
Instruirea personalului tehnic si muncitoresc se face de către șeful de șantier, iar la locul de munca de către șeful de lot.
Cuprinde trei faze:
instructajul introductiv general;
instructajul la locuf de munca;
instructajul periodic.
Instructajul introductiv general are ca scop cunoașterea specificului de lucru al unitarii si principalele masuri generale de protecție a muncii.
Instructajul la locul de munca se face in scopul de a dispune detaliat de normele de protecția muncii la locul de munca.
Instructajul periodic se face tot la locul de munca pentru a reaminti muncitorilor normele de protecția muncii.
Masurile de tehnica securității muncii se aplica in toate fazele de desfășurare a activitatii de șantier: organizare, execuție, exploatarea utilajelor si instalațiilor.
La lucrările de terasamente pentru evitarea surpărilor de teren din cauza greutății mașinilor si materialelor grele depozitate pe margine se va păstră o distanta corespunzătoare de la marginea gropii si numai in terenuri rezistente distanta va putea fi micșorată la 0,5 m.
La toate locurile periculoase se va atrage atentia asupra pericolului de accidentare prin montarea de pancarde vizibile atat ziua cat si noaptea:
gropile si puțurile se vor acoperi sau imprejmui;
trecerile pentru muncitori situate pe terenurile in trepte, pe talazurile cu înclinare mai mare de 20° trebuie prevăzute cu rampe de acces sau scări cu balustrada;
săpăturile in apropierea carora se circula vor fi marcate vizibil si amenajate cu mijloace de protecție adecvate pentru
prevenirea căderii mijloacelor de transport sau a persoanelor in ele, in timpul nopții vor fi prevăzute cu inscripții luminoase sau felinare;
staționarea muncitorilor in șanțuri, gropi sau mal sau pe marginea gropii este interzisa;
in terenurile umede se vor lua in prealabil masurile necesare de evitare a surpării;
la utilaje, starea cablurilor de ridicare va fi controlata zilnic inainte de inceperea lucrului;
se interzic legaturile improvizate cu sarma sau cârlige necorespunzatoare;
se va acorda atentia la mutarea locului de lucru, al utilajelor cu braț inalt, pentru a nu se atinge cablurile electrice aeriene;
Se interzice orice fel de reparație, curățire sau ungere manuala a elementelor in mișcare, precum si alimentarea cu combustibil lichid in timpul funcționarii.
Masurile de protecția muncii aratate mai sus nu sunt limitative, urmând a se face precizări in legătură cu problemele specifice atunci când acestea nu sunt cuprinse in aceste norme.
Prevenirea si stingerea incendiilor
f
Cu privire la masurile de poza contra incendiilor se va avea in vedere „Normativul republican pentru proiectarea si executarea construcțiilor din punct de vedere al prevenirii incendiilor” aprobat cu ordinul nr. 906/1972, publicat in colecția de normative a M.C.I. nr 51-58/1972. Se va avea in vedere ordinul 150/26 oct. 1976 privind aprobarea Normelor de prevenire si stingerea incendiilor.
BIBLIOGRAFIE
H. Leibu, I. Cojocarii – „Irigații si drenaje” – laborator
ș. Nitescu – Notite de curs si lucrări de tehnologie, I.P.Iasi, 1989
(Cojocaru I. – notite de curs si proiect la Drenaje, I.P. Iași, 1990
Șartha Iosif s.a.- ‘Hidraulica’ voi I,Editura Tehnica Chisinau 1998
Bartha Iosif s.a.-‘Hidraulica’ voi II,Editura Performanta 2004
Mitescu Eftimie s.a.-‘Masini pentru construcție’,Editura Emi Iași 2004 7VFlorian Statescu -‘Evoluția solurilor ameliorative’,Editura Politehnium Iași 2004
f
BIBLIOGRAFIE
H. Leibu, I. Cojocarii – „Irigații si drenaje” – laborator.
Ș. Nitescu – Notite de curs si lucrări de tehnologie, I.P.Iasi, 1989.
Cojocaru I. – notite de curs si proiect la Drenaje, I.P. Iași, 1990.
Șartha Iosif s.a.- ‘Hidraulica’ voi I,Editura Tehnica Chisinau 1998.
Bartha Iosif s.a.-‘Hidraulica’ voi II,Editura Performanta 2004.
Mitescu Eftimie s.a.-‘Masini pentru construcție’,Editura Emi Iași 2004.
V. Florian Statescu -‘Evoluția solurilor ameliorative’,Editura Politehnium Iași 2004.
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: Proiectarea Unei Retele Inchise de Drenaj pe O Suprafata de 175 Ha din Zona Sculeni Tutora Gorban (ID: 150269)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.