UNIVERSITATEA TRANSILVANIA D ŞCOALA DOCTORALĂ INTERDIS CERCETĂRI PRIVIND COMPORTAREA LUCRĂRILOR DE BAZINELOR HIDROGRAFICE TORENŢIALE, PREDOMINAN DIN SPAŢIUL HIDROGRAFIC CRIŞURI RESEARCH REGARDING THE BEHAVIOUR OF TORRENT CONT USED TO MANAGE TORRENTIAL WATERSHEDS, MAINLY A WITHIN CRIŞ CATCHMENT Conducător ştiinţific Prof. univ. dr. ing. Ioan CL Membru coresponden Academiei de Ştiinţe Agricol Doctorand Ing. Şerban Octavian DAVI REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT PHD THESIS ABSTRACT BRAŞOV, 2013 DIN BRAŞOV SCIPLINARĂ AMENAJARE A NT FORESTIERE, TROL STRUCTURES AFFORESTED, LINCIU nt al le şi Silvice VIDESCU T
Transcript
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRA
ŞCOALA DOCTORALĂ INTERDISCIPLINAR
CERCETĂRI PRIVIND COMPORTAREA LUCRĂRILOR DE AMENAJARE A
BAZINELOR HIDROGRAFICE TORENŢIALE, PREDOMINANT
DIN SPAŢIUL HIDROGRAFIC CRIŞURI
RESEARCH REGARDING THE BEHAVIOUR OF TORRENT CONTROL STRUCTURES
USED TO MANAGE TORRENTIAL WATERSHEDS, MAINLY AFFORESTED,
WITHIN CRIŞ CATCHMENT
Conducător ştiinţific Prof. univ. dr. ing. Ioan CLINCIU
Membru corespondent al Academiei de Ştiinţe Agricole
Doctorand Ing. Şerban Octavian DAVIDESCU
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
PHD THESIS ABSTRACT
BRAŞOV, 2013
DIN BRAŞOV
INTERDISCIPLINARĂ
RILOR DE AMENAJARE A
IALE, PREDOMINANT FORESTIERE,
RESEARCH REGARDING THE BEHAVIOUR OF TORRENT CONTROL STRUCTURES
USED TO MANAGE TORRENTIAL WATERSHEDS, MAINLY AFFORESTED,
Prof. univ. dr. ing. Ioan CLINCIU
Membru corespondent al e Agricole şi Silvice
erban Octavian DAVIDESCU
DE DOCTORAT
MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA” BRAŞOV ŞCOALA DOCTORALĂ INTERDISCLIPLINARĂ
Vă facem cunoscut că în ziua de vineri, 5 aprilie 2013, ora 1200, la FACULTATEA DE SILVICULTURĂ ŞI EXPLOATĂRI FORESTIERE, corp S, în sala SI2, va avea loc susținerea publică a tezei de doctorat elaborată de doctorand ing. Şerban Octavian DAVIDESCU, în vederea obținerii titlului de doctor, în domeniul SILVICULTURĂ.
COMISIA DE DOCTORAT numită prin
Ordinul Rectorului Universității ”Transilvania” din Braşov Nr. 5712 din 11.02.2013
PREŞEDINTE Conf. dr. ing. Alexandru Lucian CURTU
DECAN – Facultatea de Silvicultură şi Exploatări
Forestiere, Universitatea Transilvania din Braşov
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC Prof. dr. ing. Ioan CLINCIU
Universitatea Transilvania din Braşov
REFERENŢI Conf. dr. ing. Sevastel MIRCEA
Universitatea de Ştiinţe Agronomice şi Medicină
Veterinară, Bucureşti
Conf. dr. ing. Gabriela BIALI
Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi
Conf. dr. ing. Victor-Dan PĂCURAR
Universitatea Transilvania din Braşov
Vă invităm să participați la susținerea publică a tezei de doctorat. Aprecierile şi observațiile dumneavoastră asupra conținutului tezei vă rugăm să le transmiteți pe
adresa Facultății de Silvicultură şi Exploatări Forestiere din Braşov, str. Şirul Beethoven, nr. 1, 500123, la numărul de fax 0268-475705, sau pe e-mail: [email protected]
Vă mulțumim !
3
CUVÂNT ÎNAINTE
Încurajarea cercetării ştiinţifice doctorale în direcţia unei cunoaşteri cât mai aprofundate a comportării şi efectelor lucrărilor de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale a reprezentat o preocupare constantă la Facultatea de Silvicultură şi Exploatări Forestiere din Braşov, pe parcursul ultimului deceniu.
Nu este întâmplătoare această orientare din moment ce, în lipsa resurselor financiare necesare pentru crearea unei infrastructuri dedicate experimentelor în laboratoare, bazinele hidrografice torenţiale amenajate în aria forestieră a ţării pot suplini, ele însele, unele dintre dimensiunile cercetării ştiinţifice experimentale, desfăşurată pe modele reduse, în laboratoare. Au demonstrat acest lucru cercetările finanţate de Regia Naţională a Pădurilor între 1992 şi 1994, coordonate de regretaţii specialişti Radu Gaspar şi Nicolae Lazăr, cercetări ale căror rezultate au fost publicate în Revista Pădurilor, în cuprinsul a trei articole succesive (Clinciu, Gaspar, 2005; Gaspar,
Clinciu, 2006; Clinciu, Gaspar, 2006). Reluarea, continuarea şi adăugarea de noi dimensiuni cercetărilor de mai înainte s-a realizat între 2002 şi
2004 printr-un proiect finanţat de UEFISCSU – CNCSIS1, cu localizarea cercetărilor pe întreaga reţea torenţială amenajată din bazinul superior al Tărlungului (amonte de Acumularea Săcele). Este meritul acestui proiect de a fi contribuit la impulsionarea viitoarelor cercetări pe această temă, incluzându-le aici şi pe acelea care aveau să fie iniţiate, desfăşurate, diseminate şi valorificate în cadrul organizatoric al şcolii doctorale.
Într-adevăr, după ce în intervalul 2004-2008 cercetarea vizând comportarea şi efectul lucrărilor s-a desfăşurat în bazinul hidrografic Someşul Mic2, între 2008 şi 2011 cercetarea doctorală pe aceeaşi temă s-a concentrat într-o zonă a ţării de cel mai ridicat interes pentru silvicultura practică3: bazinul superior, predominant forestier, al râului Cârcinov („Cârcinov” = cuvânt de origine slavă, care semnifică defrişare/despădurire).
Tot în perioada 2008-2011, un proiect de cercetare exploratorie de tip IDEI (finanţat tot de UEFISCSU – CNCSIS) a fost realizat la Facultatea de Silvicultură şi Exploatări Forestiere4 în prelungirea tematică a proiectului anterior (2002-2004), iar rezultatele întregii cercetări au fost diseminate printr-o carte5 publicată în Editura Universităţii „Transilvania” din Braşov. În acelaşi răstimp, la ICAS au fost iniţiate cercetări la scara întregii ţări, cu finanţare în două etape distincte, în cadrul programului NUCLEU6, responsabilitatea fiindu-i atribuită chiar autorului acestei teze de doctorat.
În urma acestor preocupări, s-a lărgit considerabil sfera de cercetare, s-a focalizat metodologia de cercetare către nişa de cunoaştere statistică a frecvenţei şi intensităţii evenimentelor comportamentale şi, de pe aceste baze, s-a conturat o altă perspectivă pentru valorificarea în practică, până la nivelul de unitate silvică, a rezultatelor cercetărilor.
De aici a izvorât şi opţiunea inginerului Şerban Davidescu de a se înscrie la doctorat în anul 2008 şi de a-şi asuma o cercetare ştiinţifică de aprofundare, pregnant aplicativă, într-un spaţiu hidrografic în care primele lucrări de corectare a torenţilor şi de ameliorare silvică a terenurilor degradate s-au executat în urmă cu aproximativ un secol.
Interesul profesional al autorului tezei pentru acest domeniu de preocupare s-a pus în evidenţă încă de la momentul absolvirii facultăţii, când şi-a elaborat proiectul de diplomă la disciplina de Corectare a torenţilor, după care continuarea aprofundării pregătirii teoretice şi practice în acelaşi domeniu a fost motivată de calitatea de asistent universitar atestat la Universitatea din Oradea (Facultatea de protecţia Mediului, specializarea Silvicultură), în perioada 1997-2000, precum şi de calităţile de proiectant, de şef de proiect şi de responsabil de teme de cercetare, la ICAS – Staţiunea Braşov, începând din 2000 şi până astăzi.
Experienţa câştigată în urma acestui parcurs profesional este uşor de decelat în cuprinsul tezei, dacă avem în vedere sinteza reuşită cu privire la stadiul cunoştinţelor, viziunea proprie aplicată la adaptarea, completarea şi
1 Proiect de cercetare de tip A, întitulat „Valenţele didactico-experimentale, comportarea în exploatare şi efectele lucrărilor de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale din bazinul superior al Tărlungului” (director: prof. univ. dr. ing. Ioan Clinciu). 2 Florin Stelian Lupaşcu: „Cercetări privind comportarea şi efectele lucrărilor de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale din bazinul superior al Someşului Mic”. Teză de doctorat. Universitatea „Transilvania” Braşov, 2009. Conducător ştiinţific prof. univ. dr. ing. Ioan Clinciu. 3 Nicu - Constantin Tudose: „Cercetări privind fundamentarea amenajării torenţilor din bazinul superior al râului Cârcinov (B.H. Argeş)”. Teză de doctorat. Universitatea „Transilvania” Braşov, 2011. Conducător ştiinţific prof. univ. dr. ing. Ioan Clinciu. 4 „Noi cercetări privind comportarea lucrărilor de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale” (director: prof. univ. dr. ing. Ioan Clinciu). 5 „Cercetări privind lucrările de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale din bazinul superior al Tărlungului (amonte de Acumularea Săcele)”. Sub redacţia: Ioan Clinciu. 6 „Comportarea în exploatare a diverselor tipuri de lucrări hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale”. Proiect finanţat de Ministerul Educaţiei şi Cercetării în cadrul programului „Gestionarea durabilă a ecosistemelor forestiere în contextul modificărilor globale de mediu/GEDEFOR”
4
perfecţionarea metodologiei de cercetare şi, nu în ultimul rând, noile „nişe de cercetare” identificate cu privire la fenomenologia comportării lucrărilor de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale.
Printr-un grad ridicat de originalitate se remarcă abordările următoare:
− cercetarea, în premieră, a modului în care se asociază evenimentele comportamentale produse în perioada de funcţionare a lucrărilor;
− analiza aprofundată asupra frecvenţei de manifestare a cauzelor generatoare de evenimente comportamentale;
− definirea şi introducerea, pentru prima dată, a unui indice caracterizant al stării lucrărilor;
− ierarhizarea evenimentelor comportamentale în funcţie de impactul lor asupra indicelui de stare;
− modelarea statistico – matematică a indicelui de stare (mediu) pe bazin în funcţie de vârsta lucrărilor şi de trei categorii de parametri cu exprimarea la scară bazinală (parametri morfometrici ai bazinului, parametri referitori la pădurile din cuprinsul bazinului şi parametri hidrologici sintetici ai tuturor folosinţelor din cuprinsul bazinului);
− perspectiva conturată în vederea utilizării indicelui de stare ca o verigă de legătură între concluziile desprinse din cercetările efectuate la un moment dat asupra comportării lucrărilor şi deciziile pe care autoritatea naţională care răspunde de silvicultură trebuie să le ia în legătură cu proiectarea, executarea şi monitorizarea lucrărilor de combatere a viiturilor torenţiale în aria forestieră a ţării.
În sfârşit, este meritoriu şi bilanţul reuşit de autor în privinţa valorificării şi diseminării rezultatelor cercetărilor: au fost susţinute opt comunicări ştiinţifice la sesiuni şi simpozioane, cu participare naţională şi/sau internaţională; un articol a fost publicat într-o revistă cotată ISI; cinci articole au fost sau sunt în curs de publicare în reviste recunoscute CNCS sau în volume ale unor conferinţe internaţionale; la un capitol de carte publicată în Editura Academiei Române doctorandul este coautor; un număr de şapte rapoarte ştiinţifice au fost elaborate, în calitate de responsabil, la teme de cercetare realizate pe bază de contract.
Avem certitudinea că autorul va continua să îmbogăţească acest bilanţ şi în perioada de după susţinerea publică a tezei de doctorat, cu atât mai mult cu cât, recent, acesta a fost nominalizat ca membru şi ca redactor responsabil de capitol în cadrul colectivului de specialişti (de la Universitatea Transilvania din Braşov şi din I.C.A.S.) care urmează să realizeze tema de cercetare „Fundamente şi soluţii în proiectarea şi monitorizarea
lucrărilor de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale, predominant forestiere”. Tema este finanţată de Regia Naţională a Pădurilor – „Romsilva” pentru perioada 2012 – 2014 şi are ca ţel revizuirea, reactualizarea şi reelaborarea Normativului în domeniul amenajării bazinelor hidrografice torenţiale.
8 ianuarie 2013 Prof. univ. dr. ing. Ioan CLINCIU
5
PREFAŢĂ
Aprofundarea modului cum răspund lucrările hidrotehnice pentru amenajarea albiilor torenţiale condiţiilor de mediu în care funcţionează reprezintă o provocare continuă, mai ales în condiţiile ţării noastre unde, în decursul a peste un secol de tradiţie, au fost puse în operă un număr considerabil de tipuri constructive de lucrări hidrotehnice. De asemenea, fundamentarea ştiinţifică, alături de proiectarea unui sistem de monitorizare a lucrărilor utilizate în amenajarea albiilor torenţiale, reprezintă elemente necesare în aplicarea noilor politici adoptate la noi în ţară în privinţa prevenirii efectelor inundaţiilor.
Prezenta teză de doctorat, care se referă la comportarea lucrărilor de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale din spaţiul hidrografic Crişuri, aduce o serie de contribuţii, pe plan ştiinţific şi practic, legate, pe de o parte, de analiza evenimentelor comportamentale, a modului lor de asociere, a cauzelor care le generează şi a factorilor care favorizează / influenţează apariţia lor, iar, pe de altă parte, de urmărirea în exploatare şi eşalonarea viitoarelor intervenţii în funcţie de starea lucrărilor. Comportarea este privită prin prisma unui nou parametru de sinteză, care cumulează efectele celor mai importante avarii survenite în perioada de exploatare a lucrărilor.
Atât în iniţierea, cât şi în desfăşurarea cercetărilor, precum şi în interpretarea rezultatelor obţinute, am beneficiat de sprijinul deplin acordat, pe multiple planuri, de către prof. dr. ing. Ioan CLINCIU, membru corespondent al Academiei de Ştiinţe Agricole şi Silvice. Pentru înalta probitate ştiinţifică şi exigenţă profesională, pentru consecvenţa neobosită cu care mi-a îndrumat şi orientat cercetările, îi adresez, pe această cale, cele mai călduroase mulţumiri, alături de asigurarea deplinei mele recunoştinţe.
Aduc, cu această ocazie, un omagiu regretatului dr. ing. Nicolae LAZĂR, conferenţiar atestat la Universitatea din Oradea, personalitate marcantă a silviculturii şi comunităţii ştiinţifice româneşti, dispărut prematur dintre noi, care m-a călăuzit în debutul activităţii mele de specialist în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale şi care mi-a servit de model în întreaga mea de activitate, atât de cadru didactic universitar cât şi în cea de proiectant şi, ulterior, de cercetător.
Pentru îndrumarea activităţii mele didactice şi de cercetare din perioada de început, de la Universitatea din Oradea, doresc să le mulţumesc doamnelor prof. dr. ing. Filofteia NEGRUŢIU şi conf. dr. biol. Ecaterina FODOR, domnilor prof. dr. ing. Ilie POPESCU, prof. dr. ing. Iosif LEAHU, conf. dr. ing. Johann KRUCH, prof. dr. ing. Nicolae Cornel SABĂU, ing. Liviu JUDEA, dr. ing. Adrian JURCĂU, şef de lucrări dr. ing. Ghiţă Cristian CRAINIC. De asemenea, recunoştinţa mea pentru debutul activităţii mele de cercetare se îndreaptă şi către regretaţii prof. dr. ing. Eugen BELDEANU şi prof. dr. ing. Marian IANCULESCU.
Pentru îndrumarea de care m-am bucurat în perioada de pregătire la doctorat şi pentru concursul acordat în faza finală a lucrării, exprim mulţumiri: prof. dr. ing. Iosif LEAHU, conf. dr. ing. Victor Dan PĂCURAR, prof. dr. ing. Ştefan TAMAŞ, conf. dr. ing. Iosif VOROVENCII, prof. dr. ing. Norocel NICOLESCU, prof. dr. ing. Gheorghe CHIŢEA. Pentru sugestiile şi ajutorul primite la modelarea statistico – matematică a indicelui de stare mediu pe bazin doresc să mulţumesc conf. dr. ing. Ion Cătălin PETRIŢAN. La fundamentarea sistemului de monitorizare a lucrărilor hidrotehnice am beneficiat de sprijinul şefului de lucrări dr. ing. Mihai Daniel NIŢĂ, căruia îi mulţumesc, pe această cale. De asemenea, doresc să mulţumesc domnului ing. Vasile TĂTAR pentru sprijinul domniei sale acordat pe întreaga perioadă a studiilor doctorale.
Cu ocazia susţinerii tezei în Centrul de cercetare al departamentului „Exploatări forestiere, amenajarea
pădurilor şi măsurători terestre” m-au onorat aprecierile favorabile cuprinse în cele două referate de analiză (autori: conf. dr. ing. Iosif VOROVENCII şi şef de lucrări dr. ing. Mihai Daniel NIŢĂ), precum şi recomandările şi sugestiile privind finisarea variantei finale a lucrării oferite de doamnele prof. dr. ing. Valentina CIOBANU, şef de lucrări dr. ing. Magdalena VASILESCU şi domnii prof. dr. ing. Nicolae BOŞ, prof. dr. ing. Gheorghe IGNEA, prof. dr. ing. Iosif LEAHU, prof. dr. ing. Ilie POPESCU, prof. dr. ing. Ştefan TAMAŞ, şef de lucrări dr. ing. Cornel Cristian TEREŞNEU. Tuturor acestora le mulţumesc în mod respectuos.
Îmi face o deosebită plăcere să adresez călduroase mulţumiri conf. dr. ing. Gabriela BIALI de la Universitate Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi, Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului; conf. dr. ing. Sevastel MIRCEA de la Universitatea de Ştiinţe Agronomice şi Medicină Veterinară din Bucureşti, Facultatea de Îmbunătăţiri Funciare şi Ingineria Mediului şi conf. dr. ing. Victor Dan PĂCURAR de la
6
Facultatea de Silvicultură şi Exploatări Forestiere din cadrul Universităţii Transilvania din Braşov, pentru onoarea deosebită pe care mi-au acordat-o prin acceptarea calităţii de referent ştiinţific a acestei lucrări.
Pentru sprijinul acordat pe toată durata de desfăşurare a cercetărilor, prin sfaturile, sugestiile şi recomandările făcute, pe de o parte, iar pe de altă parte, pentru implicarea lor directă în culegerea datelor şi interpretarea rezultatelor, aduc mulţumiri colegilor mei: ing. Andrei ADORJANI, ing. Cezar UNGUREAN, dr. ing. Nicu Constantin TUDOSE, ing. Dorel SPÂNU, dr. ing. Sorin DUMBRAVĂ, sing. Dorin DAVID şi regretatului ing. Adrian MOISE, de la I.C.A.S. Braşov; ing. Corina GANCZ şi dr. ing. Ovidiu BADEA, de la I.C.A.S. Bucureşti; ing. Costică ANASTASIU, ing. Costică BABAN, dr. ing. Cristinel COSTANDACHE şi dr. ing. Sanda NISTOR de la I.C.A.S. Focşani.
În mod special doresc să-i mulţumesc soţiei mele, Adriana, pentru înţelegerea de care am avut parte, nu numai în perioada de realizare a tezei ci în toţi cei 20 de ani de când îmi stă alături şi mă susţine în activitatea mea. Gratitudinea mea faţă de persoana sa se exprimă şi pentru colaborarea de care am avut parte, în calitatea sa de colegă, sugestiile sale cu privire la conţinutul lucrării fiind întotdeauna binevenite.
Un gând se îndreaptă şi către copiii mei, Ştefan, Maria, Mihai şi Antonia, faţă de care aş dori să-mi cer iertare pentru timpul mai redus care l-am avut pentru ei şi să le mulţumesc pentru ajutorul lor în culegerea datelor şi înţelegerea de care au dat dovadă.
Nu în ultimul rând, doresc să le mulţumesc părinţilor mei, pentru dragostea necondiţionată de care mă bucur zi de zi şi pentru suportul moral şi motivarea permanentă a finalizării lucrării de faţă.
Nu pot să închei fără a mulţumi lui Dumnezeu, pentru că fără El nu există cunoaştere, El fiind Cel care ne luminează mintea şi ne transformă viaţa.
1.1. Spaţiul hidrografic Crişuri, în contextul amenajării bazinelor hidrografice torenţiale din România ......... ................................................................................................................................................................ 11/ 21 1.2. Tipuri de lucrări hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale din România ...... ................................................................................................................................................................ 12/ 23 1.3. Stadiul cunoştinţelor în comportarea lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale din România ....................................................................................................... 12/ 26
1.3.1. Contribuţii la clasificarea evenimentelor comportamentale ........................................................ -/ 26 1.3.2. Principalele rezultate ale cercetărilor anterioare, referitoare la comportarea lucrărilor ............... -/ 28 1.3.3. Concluzii sintetice cu privire la stadiul cunoştinţelor ................................................................. -/ 32
2. SCOPUL, OBIECTIVELE ŞI LOCALIZAREA CERCETĂRILOR ......................................... 14/ 34 2.1. Scopul şi obiectivele cercetărilor ........................................................................................................ -/ 34 2.2. Localizarea cercetărilor ..................................................................................................................... -/ 35
3. METODOLOGIA DE CERCETARE ........................................................................................... 16/ 37 3.1. Alegerea bazinelor studiate.............................................................................................................. 16/ 37 3.2. Culegerea datelor din teren ............................................................................................................. 17/ 40 3.3. Estimarea intensităţii evenimentelor comportamentale identificate ................................................. 18/ 45 3.4. Exprimarea cantitativă a stării lucrărilor inventariate .................................................................... 18/ 46
4. REZULTATE ŞI DISCUŢII .......................................................................................................... 19/ 48 4.1. Caracterizarea hidrologică a pădurilor şi lucrările de combatere a eroziunii solului şi de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale, preponderent forestiere, din spaţiul hidrografic Crişuri ................... 19/ 48
4.1.1. Mărimea şi repartiţia fondului forestier pe categorii de folosinţă ............................................ 19/ 48 4.1.2. Zonarea funcţională a pădurilor............................................................................................... 19/ 49 4.1.3. Condiţii de vegetaţie ale pădurilor .......................................................................................... 20/ 50 4.1.4. Fenomene de degradare ale terenurilor forestiere .................................................................... 21/ 55 4.1.5. Cartarea hidrologică a pădurilor .............................................................................................. 22/ 56 4.1.6. Reţeaua hidrografică .................................................................................................................. -/ 61 4.1.7. Bazine hidrografice torenţiale şi perimetre de ameliorare a terenurilor degradate ................... 24/ 62 4.1.8. Lucrări executate pentru combaterea eroziunii solului şi amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale ........................................................................................................................................... 25/ 64
4.2. Comportarea lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea albiilor bazinelor hidrografice torenţiale, preponderent forestiere, din spaţiul hidrografic Crişuri ......................................................................... 26/ 67
4.2.1. Consideraţii introductive ............................................................................................................ -/ 67 4.2.2. Bazine hidrografice torenţiale luate în studiu ............................................................................. -/ 67 4.2.3. Observaţii preliminare privind tipologia, amplasarea spaţială şi comportarea lucrărilor ......... 26/ 69 4.2.4. Testarea modelului de exprimare cantitativă a stării lucrărilor inventariate ............................ 27/ 73 4.2.5. Comportarea lucrărilor hidrotehnice transversale .................................................................... 27/ 74 4.2.6. Comportarea canalelor de evacuare ......................................................................................... 46/130
4.3. Monitorizarea stării lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale, preponderent forestiere, din spaţiul hidrografic Crişuri ......................................................................... 49/137
4.3.1. Un nou sistem de monitorizare al stării lucrărilor.................................................................... 49/137 4.3.2. Starea lucrărilor construite pe albii din bazinele hidrografice şi perimetrele de ameliorare studiate .......................................................................................................................................................... 51/141 4.3.3. Indicele de stare, criteriu de încadrare a bazinelor amenajate pe urgenţe de intervenţie ..................... .......................................................................................................................................................... 58/155 4.3.4. Modelarea statistico – matematică a indicelui de stare mediu pe bazin ................................... 58/158
5. CONCLUZII GENERALE, RECOMANDĂRI PRACTICE ŞI CONTRIBUŢII PERSONALE 64/169
5.1. Concluzii generale ........................................................................................................................... 64/169 5.1.1. Concluzii privind bonitatea hidrologică a terenurilor cu destinaţie forestieră .......................... 64/169 5.1.2. Concluzii privind stadiul amenajării bazinelor hidrografice torenţiale .................................... 65/169
8
5.1.3. Concluzii privind sistemele de amenajare a albiilor din bazinele hidrografice torenţiale studiate .......................................................................................................................................................... 65/170 5.1.4. Concluzii privind comportarea lucrărilor hidrotehnice transversale ........................................ 66/171 5.1.5. Concluzii privind asocierea evenimentelor comportamentale la lucrările hidrotehnice transversale .......................................................................................................................................................... 67/173 5.1.6. Concluzii privind comportarea canalelor de evacuare ............................................................. 69/175 5.1.7. Concluzii privind influenţa intensităţii de manifestare a celor mai importante evenimente comportamentale şi a altor factori asupra stării lucrărilor ................................................................. 70/176 5.1.8. Concluzii privind cauzele apariţiei avariilor şi disfuncţionalităţilor ........................................ 72/179
5.2. Recomandări practice ...................................................................................................................... 74/183 5.2.1. Recomandări privind proiectarea lucrărilor ............................................................................. 74/183 5.2.2. Recomandări privind urmărirea execuţiei lucrărilor ................................................................ 74/183 5.2.3. Recomandări privind monitorizarea lucrărilor......................................................................... 75/184
5.3. Contribuţii personale ....................................................................................................................... 75/184 6. DISEMINAREA REZULTATELOR CERCETĂRILOR ŞI DIRECŢII VIITOARE DE CERCETARE ............................................................................................................................................. 76/187
6.1. Diseminarea rezultatelor cercetărilor .............................................................................................. 76/187 6.1.1. Comunicări ştiinţifice .............................................................................................................. 77/187 6.1.2. Articol ştiinţific în publicaţie cotată ISI .................................................................................. 77/188 6.1.3. Articole ştiinţifice în publicaţii cotate CNCS şi în volume ale unor conferinţe internaţionale. 77/188 6.1.4. Capitol de carte ....................................................................................................................... 78/189 6.1.5. Referate ştiinţifice ................................................................................................................... 78/189
1.1. Criş catchment, in the special context of the Romanian watersheds management ........................... 11/ 21 1.2. Torrent control structures types used in Romania for torrential streams improvment ..................... 12/ 23 1.3. State of knowledge regarding the behaviour of torrent control structures ....................................... 12/ 26
1.3.1. Contributions related to the classification of behavioural events ovccured during torrent control structures service.................................................................................................................................. -/ 26 1.3.2. Previous research main results, regarding torrent control strucutres behaviour .......................... -/ 28 1.3.3. Synthetic conclusions of studies carried out so far ..................................................................... -/ 32
2. RESEARCH AIM, OBJECTIVES AND LOCATION ................................................................ 14/ 34 2.1. Research purpose and objectives ........................................................................................................ -/ 34 2.2. Research location ............................................................................................................................... -/ 35
3. RESEARCH METHODOLOGY ................................................................................................... 16/ 37 3.1. Studied watersheds selection ............................................................................................................ 16/ 37 3.2. Field data collection ........................................................................................................................ 17/ 40 3.3. Behavioural events intensity estimation ........................................................................................... 18/ 45 3.4. Quantitative expresion of torrent control structures condition ........................................................ 18/ 46
4. RESULTS AND DISCUSSIONS ................................................................................................... 19/ 48 4.1. Hydrological description of forests and the erosion control and torrent control works and strucutures used in torrential watershed management within Criş catchment ........................................................... 19/ 48
4.1.1. Area covered by forest found and its division on land use categories ..................................... 19/ 48 4.1.2. Forests functional zoning ........................................................................................................ 19/ 49 4.1.3. Environmental conditions for forests ...................................................................................... 20/ 50 4.1.4. Land degradation phenomena in forest found ......................................................................... 21/ 55 4.1.5. Hydrological mapping of forests ............................................................................................. 22/ 56 4.1.6. River network............................................................................................................................. -/ 61 4.1.7. Torrential watersheds and improvement perimeters ................................................................ 24/ 62 4.1.8. Works and structures built for erosion and torrent control ...................................................... 25/ 64
4.2. The behaviour of torrent control structures used to manage the streams of torrential watersheds, covered mostly by forests, from Criş catchment ...................................................................................... 26/ 67
4.2.1. Preliminary remarks ................................................................................................................... -/ 67 4.2.2. Studied torrential watersheds ..................................................................................................... -/ 67 4.2.3. Preliminary remarks regarding the typology, spatial arrangement and behaviour of torrent control structures ........................................................................................................................................... 26/ 69 4.2.4. Testing the model for quatitative assessment of structures condition ...................................... 27/ 73 4.2.5. Transverse torrent control strucutres behaviour ...................................................................... 27/ 74 4.2.6. Drain channels behaviour ........................................................................................................ 46/130
4.3. Monitoring the condition of torrent control stuctures used in torrential watershed management, within Criş Catchment ....................................................................................................................................... 49/137
4.3.1. A new monitoring system for torrent control structures .......................................................... 49/137 4.3.2. The condition of torrent control structures built on studied torrential streams ........................ 51/141 4.3.3. The condition rate, criterion for establishing the repair order of structures within managed torrential watersheds ......................................................................................................................... 58/155 4.3.4. Statistical and mathematical modeling of the watershed average condition rate ..................... 58/158
5. GENERAL CONCLUSIONS, PRACTICAL RECOMANDATIONS AND PERSONAL CONTRIBUTIONS ................................................................................................................................... 64/169
5.1. General conclusions......................................................................................................................... 64/169 5.1.1. Conclusions on the hydrological efficiency of forested lands ................................................. 64/169 5.1.2. Conclusions on the stage of the menagement of torrential watersheds .................................... 65/169 5.1.3. Conclusions on riverbed management systems within studied torrential watersheds .............. 65/170 5.1.4. Conclusions on the behaviour of transverse torrent control structures .................................... 66/171
10
5.1.5. Conclusions on the simultaneous action of different behavioural events affecting transverse torrent control structures............................................................................................................................... 67/173 5.1.6. Conclusions on the behaviour of drain channels ..................................................................... 69/175 5.1.7. Conclusions on behavioural events magnitude and other external factors influence over torrent control structures condition ............................................................................................................... 70/176 5.1.8. Conclusions concerning triggering reasons that lead to damages and dysfunctions ................ 72/179
5.2. Practical racomandations ................................................................................................................ 74/183 5.2.1. Recomandations concerning torrent control structure design activities ................................... 74/183 5.2.2. Recomandations concerning torrent control structure construction activities .......................... 74/183 5.2.3. Recomandations concerning torrent control structure monitoring activities ............................ 75/184
5.3. Personal contributions ..................................................................................................................... 75/184 6. DISSEMINATION OF THE RESULTS AND FUTURE RESEARCH TENDENCIES ........... 76/187
6.1. Dissemination of the results ............................................................................................................. 76/187 6.1.1. Oral presentations ................................................................................................................... 77/187 6.1.2. Scientific paper published in an ISI ranked journal ................................................................. 77/188 6.1.3. Scientific papers in journals ranked by CNCS and in procedings of some international conferrences .......................................................................................................................................................... 77/188 6.1.4. Bookchapter ............................................................................................................................ 78/189 6.1.5. Scientific reports ..................................................................................................................... 78/189
1.1. Spaţiul hidrografic Crişuri, în contextul amenajării bazinelor hidrografice torenţiale din România
Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale reprezintă o acţiune ce se desfăşoară pe întreaga suprafaţă a bazinelor, atât pe versanţi cât şi pe reţeaua hidrografică, şi care utilizează un ansamblu complex de lucrări biologice, silvotehnice, agrotehnice şi hidrotehnice, pentru a asigura (Gaspar et al., 1972):
− controlul scurgerii şi al eroziunii şi protecţia mediului ambiant;
− apărarea obiectivelor social – economice periclitate de procesele torenţiale;
− consolidarea şi punerea în valoare a terenurilor degradate;
− realizarea unui ansamblu peisagistic agreabil. Datorită situării cursurilor de apă cu caracter torenţial în zona preponderent forestieră şi a faptului că
pădurea reprezintă scutul optim împotriva eroziunii, această activitate a căpătat de-a lungul timpului un pregnant specific forestier, amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale integrându-se, astăzi, în conceptul de gestionare durabilă a pădurilor şi constituind una dintre componentele de bază ale operei de refacere şi protecţie a mediului înconjurător.
Până în prezent, în fondul forestier naţional au fost realizate investiţii ce au vizat lucrări de corectare a torenţilor şi/sau lucrări de ameliorare a terenurilor degradate în peste 3 000 de bazine hidrografice torenţiale şi perimetre de ameliorare, prin care s-a realizat o lungime de albii torenţiale consolidate de aproape 2 200 km. Pentru amenajarea acestor bazine hidrografice şi perimetre de ameliorare, s-au construit un număr de 2 700 lucrări hidrotehnice longitudinale şi 15 930 lucrări hidrotehnice transversale (traverse, praguri şi baraje), aşa cum se arată în tabelul 1 (Adorjani et al, 2008).
Tabelul 1
Repartiţia bazinelor hidrografice torenţiale amenajate cu lucrări de corectare a torenţilor şi ameliorare a terenurilor degradate, pe teritoriul României (Adorjani et al., 2008)
Torrential watersheds in Romania which were managed using torrent – control structures and special Bad Lands improvement techniques
amenajate cu lucrări hidrotehnice Număr de lucrări
hidrotehnice
Cod Denumire Total
Reţea consolidată
Reţea cu degradări
Lucrări longitudinale
Lucrări transversale
km km km buc buc I Tisa 376,90 41,55 62,00 49 223 II Someş 1 604,50 61,87 5,30 99 584
III Crişuri 1 778,99 118,61 77,10 229 1 175 IV Mureş – Aranca 3 447,42 235,10 83,81 545 2 459 V Bega – Timiş – Caraş 437,90 12,90 10,50 28 105 VI Nera – Cerna 568,70 24,00 17,80 17 118 VII Jiu 1 185,23 97,80 78,63 136 532 VIII Olt 4 212,00 556,52 594,05 506 3 675 X Argeş 1 882,00 225,23 152,75 228 1 827 XI Ialomiţa 1 291,20 174,83 371,86 208 1 417 XII Siret 4 722,88 499,52 812,00 494 3 286 XIII Prut 186,70 14,30 3,50 5 62 XIV Dunăre 588,60 70,05 85,55 156 467
TOTAL 22 283,02 2 132,28 2 354,85 2 700 15 930
Până în anul 2007, în cuprinsul spaţiului hidrografic Crişuri au fost executate lucrări de corectare a torenţilor şi ameliorare a terenurilor degradate după cum urmează (Ungurean, 2007; Davidescu, 2011a):
− împăduriri 623,3 ha;
− terase simple 130 463 m;
− terase cu gărduleţe 132 532 m;
− terase cu banchete 19 450 m;
− cleionaje 12 683 m;
− praguri din zidărie uscată 2 315 m;
− lucrări hidrotehnice longitudinale 229 buc;
− lucrări hidrotehnice transversale 1 175 buc.
12
1.2. Tipuri de lucrări hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale din România
Pentru realizarea diverselor tipuri de lucrări hidrotehnice, a fost utilizată o gamă largă de materiale de construcţie. Datorită rezistenţei scăzute la uzură, şocuri, vibraţii şi eroziuni, lucrările din lemn, zidărie uscată şi gabioane sunt utilizate într-un cadru mai restrâns: la obârşia formaţiunilor torenţiale, pe formaţiunile torenţiale mici (ravene, ogaşe, etc.), sau pe albii torenţiale având bazine de recepţie mici.
În aplicarea tehnicilor şi tehnologiilor de amenajare a albiilor torenţiale, specialiştii s-au inspirat din experienţa ţărilor occidentale situate în jurul Alpilor (Franţa, Austria; Italia etc.), adaptată condiţiilor din România.
Specialiştii au conceput, experimentat şi aplicat în producţie numeroase tipuri de lucrări hidrotehnice; economiile de materiale, manoperă şi cost, realizate de aceste noi tipuri de lucrări, au fost de ordinul a 30 – 50% faţă de barajul clasic, etalon, ce se construia în 1950 (Lazăr et al., 1993; Clinciu, Lazăr, 1997b; Clinciu, Oprea,
2006). Unele din tipurile, subtipurile şi variantele constructive de lucrări nu au dat satisfacţie în exploatare, iar
altele sunt încă în faza de observare a comportării lor ca durabilitate, rezistenţă şi stabilitate, ceea ce, coroborat cu scăderea efortului investiţional al statului în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale, a condus la reducerea paletei de lucrări utilizate în prezent la: baraje trapezoidale cu fruct mărit, baraje cu fundaţie evazată, baraje cu redane pe paramentul amonte şi baraje subdimensionate.
1.3. Stadiul cunoştinţelor în comportarea lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale din România
Variantele constructive de realizare, atât a lucrărilor, cât şi a sistemelor de lucrări, utilizate de-a lungul timpului, au fost numeroase, comportamentul lucrărilor fiind influenţat de diverşi factori, dintre care menţionăm: agresivitatea factorilor de mediu, modul de aşezare în sistem al lucrărilor, materialele de construcţie utilizate, calitatea execuţiei lucrărilor etc. (Oprea et al., 1984; Clinciu, Lazăr, 1997a, b; Clinciu, Oprea, 2006; Clinciu et
al., 2012). Deficienţele apărute în exploatarea lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice
torenţiale sunt clasificate, conform normelor tehnice, după cum urmează (Gaspar, 1984):
1. Deficienţe care afectează parametri: siguranţa construcţiilor, deformaţiile construcţiilor şi ale
terenului şi durabilitatea construcţiilor, constând din:
− fisuri (în zona deversată, în zonele nedeversate, în zidurile de conducere, în radier, în pintenul terminal);
− rupturi ale barajului, zidurilor de conducere, radierului, dinţilor disipatori, pintenului terminal;
− antrenarea unor părţi rupte din lucrare;
− deformarea lucrării transversale sau a construcţiilor anexe din bieful aval;
− degradarea prin erodare a pragului deversorului, a paramentului aval deversat, a radierului, a zidurilor de conducere, a pragului sau blocurilor disipatoare, a grinzilor din beton armat etc.;
− degradarea stratului de beton sau zidărie de la suprafaţa construcţiei;
− deformarea plasei de sârmă la gabioane;
− putrezirea lemnului;
− antrenarea materialelor de umplutură;
− producerea unor eroziuni, în bieful aval sau pe maluri;
− apariţia unor infiltraţii pe paramentul aval al lucrării sau producerea unor scurgeri de apă pe sub aripile sau pe sub fundaţia lucrării;
− subminarea laterală a zidurilor;
− colmatarea canalelor de evacuare şi a radierelor lucrărilor transversale.
2. Deficienţe care afectează parametri: funcţionalitatea construcţiilor, gradul de protecţie,
interacţiunea dintre construcţii, influenţa lor asupra mediului ambiant şi efectul altor lucrări asupra construcţiilor de amenajare a torenţilor, constând din:
− depăşirea deversorului de apele de viitură;
13
− nerealizarea în perioada de timp estimată a aterisamentului;
− inundarea, prin remuul creat de baraje, sau împotmolirea unor obiective din bieful amonte;
− nesprijinirea şi, respectiv, neconsolidarea malurilor instabile din bieful amonte;
− dezvoltarea necontrolată a vegetaţiei;
− lipsa vegetaţiei forestiere de protecţie a zonei de încastrare a lucrărilor şi a vegetaţiei forestiere de valorificare a depozitelor de aluviuni realizate de lucrările transversale;
− funcţionarea necorespunzătoare a confuzorului;
− depăşirea canalului de apele de viitură din cauza colmatării parţiale. Cercetări ulterioare (Clinciu, 2001b; Lupaşcu, 2009; Clinciu, 2011a; Tudose, 2011) au condus la unele
completări şi adaptări. Astfel, în categoria deficienţelor/avariilor care afectează siguranţa în exploatare şi durabilitatea lucrărilor, s-au adăugat şi decastrările şi sufoziunile, iar în cazul deficienţelor/avariilor care afectează funcţionalitatea lucrărilor, interacţiunea dintre lucrări şi mediu, categoriile luate în considerare sunt: blocarea deversorului, blocarea dinţilor disipatori de energie, colmatarea radierului/canalului cu aluviuni ± flotanţi ± vegetaţie, instalarea necontrolată a vegetaţiei forestiere în zona amonte/aval a lucrărilor sau chiar în zona de execuţie şi de funcţionare a lucrărilor, nerealizarea aterisamentului, spălarea aterisamentului, depăşirea pantei aterisamentului şi îngroparea din această cauză a anumitor părţi din lucrare, adâncirea albiei în aval de lucrare, lovirea frontală a malului de către curentul de apă, eroziuni (± surpări ± alunecări) ale malului în zonele de încastrări. Tot aici au fost incluse unele deficienţe datorate execuţiei sau proiectării şi execuţiei, cum ar fi, de exemplu, realizarea doar parţială a unor părţi de lucrare (cu deosebire încastrări, aripi), nerealizarea unor umpluturi de pământ, cu deosebire în cazul lucrărilor transversale (în zona corp-zid gardă-pinten terminal – mal) sau nerespectarea soluţiilor din proiect în ceea ce priveşte anumite materiale sau anumite dimensiuni constructive.
Cercetări anterioare au privit comportarea lucrărilor hidrotehnice din toate cele 12 spaţii hidrografice ale României în care sunt lucrări de amenajare a albiilor torenţiale. În urma viiturilor catastrofale din 1970, au fost efectuate cercetări în perimetrele de ameliorare şi corectare a torenţilor Ruşeţu – Ialomiţa, Retevoieşti – Râul Doamnei, Aref – Argeş, Mălureni – Vâlsan şi Secărele – Lotru (Gaspar et al., 1972a). De asemenea, în perioada 1992 – 1994, au fost analizate 688 lucrări hidrotehnice din 33 bazine hidrografice torenţiale de pe întreg teritoriul ţării (Lazăr, Gaspar, 1994), iar la finele secolului trecut asemenea cercetări au vizat 1243 de lucrări hidrotehnice transversale de pe întreg cuprinsul ţării (Tomoioagă, 1999).
În ultimii 13 ani au fost efectuate cercetări sub directa îndrumare şi conducere a prof. dr. ing. Ioan Clinciu, fie în calitate de director de proiect de cercetare, în cazul lucrărilor din bazinul hidrografic şi experimental Tărlung (Clinciu et al., 2010a; Clinciu, 2011a), fie în calitate de conducător ştiinţific al unor teze de doctorat care au privit lucrările hidrotehnice din bazinul Someşului (Lupaşcu, Clinciu, 2008, 2009 a, b; Lupaşcu, 2009) şi din bazinul hidrografic Cârcinov – Argeş (Tudose, Clinciu, 2010; Tudose, 2011).
În cadrul I.C.A.S., au fost efectuate cercetări privind lucrările de combatere a eroziunii solului şi de amenajare a albiilor torenţiale din patrimoniu silvic al României, pe mari spaţii hidrografice (Davidescu, Clinciu,
2005; Adorjani et al., 2008) la care se adaugă o amplă cercetare a comportării lucrărilor hidrotehnice din întreg spaţiul românesc (Davidescu et al., 2009a, b, 2010, 2011 a, b, c).
Din studiile şi cercetările anterioare pot fi extrase următoarele concluzii sintetice cu privire la comportamentul lucrărilor de amenajare a albiilor torenţiale:
1. Sistemele de amenajare a albiilor bazinelor hidrografice torenţiale cu lucrări hidrotehnice, aplicate în România, au avut un impact pozitiv, asigurându-se protecţia obiectivelor de apărat; uneori a fost semnalată o supraevaluare (iniţială) a capacităţii de retenţie a aluviunilor.
2. Datorită unor viituri însemnate, care adeseori au depăşit previziunile, sau a trecerii timpului, unele dintre lucrări au suferit avarii care au condus la scoaterea parţială sau totală a acestora din funcţiune, fără a fi afectat, decât în mică măsură, sistemul din care fac parte. De cele mai multe ori, lucrările hidrotehnice sunt afectate de una sau mai multe avarii, corelate unele cu altele. Estimativ, circa 2-3% din lucrări sunt scoase total din funcţiune, circa 8-12% sunt scoase parţial din funcţiune, circa 65-80% sunt lucrări afectate de avarii dar fără un
14
impact determinant asupra funcţionalităţii lucrării, iar restul sunt lucrări fără deficienţe, sau cu deficienţe neglijabile.
3. Avariile care conduc la scoaterea parţială şi/sau totală a lucrărilor transversale din funcţiune sunt cele din categoria decastrărilor şi a ruperii, cu sau fără antrenare, a unor bucăţi din corpul lucrărilor. Scoaterea din funcţiune a canalelor a fost semnalată mai rar, avaria generatoare fiind distrugerea radierului.
4. Pe ansamblul lucrărilor, tipurile de avarii cel mai des întâlnite sunt degradările superficiale ale materialelor de construcţie, generate de cele mai multe ori de eroziunea apei sau de dezagregarea materialelor de construcţie.
5. Chiar dacă nu afectează direct construcţiile propriu-zise, disfuncţionalităţile pot genera premisele avarierii lucrărilor, diminuând, în acelaşi timp, şi rolul funcţional al acestora. Din această categorie, cele cu impactul cel mai mare sunt blocarea deversorului şi colmatarea radierului.
6. Cele mai vulnerabile zone ale lucrărilor transversale sunt zona deversată a corpului lucrării şi radierul, părţi care intră în contact permanent şi nemijlocit cu apele generate atât de scurgerile curente, cât, mai ales, de cele excepţionale. Pentru canale, zona cu o frecvenţă ridicată a degradărilor este radierul.
7. Principala cauză a apariţiei degradărilor, în ansamblu, o reprezintă lipsa întreţinerilor şi a reparaţiilor curente ale lucrărilor, însă demne de menţionat sunt şi greşelile de amplasare a lucrărilor (atât în plan cât şi pe profilul longitudinal), execuţia incompletă a unor lucrări şi exploatarea neraţională a acestora (executarea unor căi de acces pentru animale sau chiar tractoare prin corpul lucrării sau peste aripile acesteia, demolarea, accidentală sau nu, a unor părţi din lucrare, depozitarea resturilor menajere sau de exploatare a lemnului pe radiere etc.).
2. SCOPUL, OBIECTIVELE ŞI LOCALIZAREA CERCETĂRILOR
Cunoaşterea sistematică şi permanentă a modului în care se comportă lucrările în exploatare, precum şi clasificarea evenimentelor comportamentale apărute în perioada de funcţionare a acestora, reprezintă o cerinţă de bază a „Strategiei naţionale de management al riscului la inundaţii”, aprobată de Guvernul României în cursul anului 2010. Documentul prevede „realizarea unei analize a stării tehnice şi funcţionale a lucrărilor de amenajare a torenţilor şi de combatere a eroziunii solului, inclusiv adoptarea măsurilor necesare de reabilitare/refacere/reconstrucţie”.
În acest context, cercetările iniţiate au avut ca scop aprofundarea cunoaşterii privind comportarea, dinamica şi eficienţa funcţională şi economică a lucrărilor utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale din spaţiul hidrografic Crişuri, astfel încât aplicarea rezultatelor obţinute să conducă atât la îmbunătăţirea tehnologiilor existente (în realizarea lucrărilor şi a sistemelor de lucrări), cât şi la monitorizarea sistematică a lucrărilor.
Pentru atingerea acestui scop, au fost fixate şi urmărite următoarelor obiective specifice:
− caracterizarea hidrologică a pădurilor şi terenurilor forestiere din cuprinsul spaţiului hidrografic Crişuri;
− cunoaşterea modului în care s-au comportat lucrările de amenajare a albiilor torenţiale în condiţiile specifice spaţiului hidrografic Crişuri;
− identificarea şi sistematizarea degradărilor survenite în exploatarea lucrărilor hidrotehnice;
− analiza cauzelor ce au condus la apariţia evenimentelor comportamentale;
− elaborarea unui sistem de monitorizare a lucrărilor hidrotehnice de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale;
− factorii care influenţează avarierea lucrărilor din bazinele hidrografice torenţiale. Cercetările au avut loc în spaţiul hidrografic Crişuri, situat în partea de vest a României (fig. 1), fiind
mărginit la nord şi nord est de bazinul Someşului, la est şi sud de bazinul Mureşului, iar la vest de frontiera cu Ungaria. Bazinul Crişurilor este încadrat între 47006’ şi 47047’ latitudine nordică şi 20004’ şi 23009’ longitudine estică, incluzând următoarele râuri principale: Barcăul, Crişul Repede, Crişul Negru şi Crişul Alb, care se unesc două câte două pe teritoriul Republicii Ungare, formând un singur curs care confluează cu Tisa.
15
Pentru a surprinde comportamentul lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale din acest spaţiu hidrografic, a fost stabilit un sondaj constituit din 340 lucrparte din 10 bazine hidrografice şi perimetre de ameliorare după cum se poate observa din tabelul 3
Figura 1 Amplasarea geografică a spaţiului hidrografic Crişuri şi a bazinetelor luate în studiu
Cris Catchment geographical location within Romanian borders and studied watersheds
rilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice ituit din 340 lucrări hidrotehnice care fac
cum se poate observa din tabelul 3 şi figura 1.
i a bazinetelor luate în studiu
atchment geographical location within Romanian borders and studied watersheds
16
Tabelul 3
Bazinetele hidrografice torenţiale (perimetre de ameliorare) ale căror lucrări hidrotehnice de amenajare a albiilor au fost inventariate şi evaluate din punct de vedere comportamental Torrential watersheds (including improvement perimeters) and torrent – control structures
within their limits which were inventoried and assessed from behavioural point of view
Nr. crt.
Bazin hidrografic / perimetru de ameliorare Judeţul
CRIŞUL REPEDE 6 Valea Bociu Cluj 5,90 3,00 3 59 62 7 Valea Iadului (obârşie) Bihor 12,25 3,70 1 15 16 8 Valea Bisericii - Remeţi Bihor 78,50 5,20 1,00 2 33 35 9 Valea Răchiţii Bihor 45,00 3,90 3 52 55
10 Valea Marghiţa Bihor 36,00 2,20 18 18 TOTAL BAZINETE STUDIATE 257,85 28,30 8,60 25 315 340
3. METODOLOGIA DE CERCETARE
Spaţiul hidrografic Crişuri constituind o subdiviziune a teritoriului luat în considerare în cadrul unui proiect de cercetare mult mai amplu, ce a avut ca obiect comportarea lucrărilor existente pe reţeaua torenţială amenajată din toate marile bazine hidrografice ale ţării, metodologia de cercetare, modul în care au fost culese datele din teren, precum şi o parte a datelor culese şi/sau obţinute pe parcurs, fac parte integrantă din proiectul de cercetare „Comportarea în exploatare a lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale” finanţat de Ministerul Educaţiei, Cercetării, Tineretului şi Sportului în cadrul programului Nucleu „Gestionarea
durabilă a ecosistemelor forestiere în contextul modificărilor globale de mediu/GEDEFOR” şi realizat de un colectiv lărgit al Institutului de Cercetări şi Amenajări Silvice, sub conducerea şi în responsabilitatea autorului prezentei teze de doctorat (Davidescu et al., 2009a, b, 2010, 2011 a, b, c). La acest proiect, a participat, pe bază de contract, şi conducătorul ştiinţific al tezei de doctorat, domnul prof. univ. dr. ing. Ioan Clinciu.
3.1. Alegerea bazinelor studiate Inventarierea şi analiza tuturor celor peste 1400 de lucrări de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale din
spaţiul hidrografic Crişuri nefiind posibile, pentru cercetarea modului de comportare a lucrărilor s-a recurs la estimarea diferitelor caracteristici ale comportamentale printr-o metodă selectivă, care să ne asigure o certitudine a rezultatelor în limitele unei probabilităţi de acoperire de 90%.
Pentru a răspunde cerinţelor tezei de doctorat, am considerat că un sondaj ce asigură o eroare limită de 10% este acoperitor. Prin urmare, numărul de lucrări inventariate pentru această cercetare trebuie să fie minim 232, reprezentând cel puţin 17% din numărul total de lucrări. S-a urmărit ca:
− în sondaj să fie surprinse toate categoriile de lucrări, iar eşantioanele pe categorii să fie reprezentative;
− sondajul să surprindă lucrări executate în diferite perioade de timp;
− analiza să surprindă comportamentul lucrărilor hidrotehnice atât individual cât şi în sistem, în acest sens fiind necesară inventarierea tuturor lucrărilor aflate pe un anumit curs;
− alegerea lucrărilor să permită analiza comparativă a evenimentelor produse la două sau mai multe tipuri constructive de lucrări situate în aceleaşi condiţii de teren.
17
Respectând principiile enumerate mai sus, au fost cuprinse în eşantionaj lucrările hidrotehnice construite pe cursurile de apă ale căror bazine de recepţie sunt detaliate în capitolul privitor la locul cercetărilor. Pentru a putea fi îndeplinite simultan toate condiţiile de mai sus, sondajul cuprinde 340 de lucrări hidrotehnice de amenajare a albiilor torenţiale, reprezentând 24% din numărul total de lucrări existente în spaţiul hidrografic Crişuri.
Din considerente de simplificare şi pentru a evita unele confuzii, evenimentele care afectează elementele construite au fost denumite în prezenta lucrare ca "avarii", iar evenimentele ce îngreunează buna funcţionare a lucrărilor au fost definite ca "disfuncţionalităţi". Din aceleaşi motive, unele avarii, având aceleaşi manifestări, au fost comasate (infiltraţiile şi fisurile, rupturile şi antrenările, eroziunile, dezagregările şi sufoziunile etc.), iar la unele, cu o frecvenţă scăzută de apariţie şi care generează şi alte degradări, am renunţat (deformările care conduc aproape întotdeauna la fisuri şi/sau rupturi). Deficienţele datorate execuţiei sau proiectării şi execuţiei, precum şi fenomenele de mal (surpări, prăbuşiri, eroziuni etc.) le-am considerat a fi cauze ale apariţiei degradărilor, şi nu avarii sau disfuncţionalităţi în sine. În acest fel, descrierea evenimentelor comportamentale se face ţinând seama doar de modul de manifestare al avariilor şi disfuncţionalităţilor.
Prin urmare, schema adoptată pentru clasificarea evenimentelor comportamentale, în prezenta lucrare, este următoarea:
Avarii:
− decastrări ale aripilor lucrării transversale sau ale pintenilor, ce reprezintă pierderea legăturii între malul cursului de apă şi partea din lucrare afectată;
− afuieri (subminări) ale lucrării sau ale radierului ce constau din dezgolirea construcţiei în bieful aval;
− fisuri localizate în toate părţile lucrării (corp, aripi, radier, ziduri de conducere, pinten), reprezentate de crăpături sau mici spărturi ce pot străpunge (sau nu) întreaga parte de lucrare afectată;
− desprinderi ale unor părţi ale lucrării, parţial sau total, definite ca pierderea legăturii între două sau mai multe fragmente de construcţie;
− eroziuni ale diferitelor părţi ale construcţiilor, ce constau din desprinderea unor straturi subţiri, laminare, pe suprafeţe mai mult sau mai puţin extinse, datorită acţiunii corozive a apei încărcate cu aluviuni sau a dezagregării materialelor de construcţie.
Disfuncţionalităţi:
− blocarea deversorului;
− colmatarea radierului şi/sau a disipatorului de energie;
− nerealizarea sau spălarea aterisamentului;
− instalarea vegetaţiei lemnoase pe culoarul de liberă trecere a apei, atât în amonte de lucrare cât şi în aval;
− reducerea secţiunii albiei în sectorul aval de lucrare.
3.2. Culegerea datelor din teren Pentru înregistrarea datelor referitoare la comportarea lucrărilor incluse în sondaj au fost utilizate două fişe
tip. Fişele sunt concepute cu 9 secţiuni, după cum urmează: poziţionarea lucrării, descrierea lucrării; avarii; disfuncţionalităţi; fotografii; observaţii; cauze ale apariţiei degradărilor, concluzii privind comportarea lucrărilor; schiţa lucrării.
Pentru caracterizarea avariilor, acestea au fost apreciate şi măsurate după cum urmează:
− decastrările au fost evaluate prin diferenţa de nivel, în metri, între coronamentul lucrării (pe aripă) şi cel mai jos punct în care este vizibilă treapta de încastrare sau fundaţia lucrării;
− afuierile au fost exprimate prin adâncimea maximă a afuierii, exprimată în metri, şi prin raportul dintre lăţimea afuierii şi lăţimea fundaţiei (pentru lucrarea propriu zisă) sau lăţimea radierului (pentru pintenul terminal), exprimat în procente;
− fisurile apărute în corpul lucrării, zidurile de conducere şi pintenul terminal, au fost consemnate pe tip (orizontale sau verticale), număr şi lungime totală a acestora, în metri;
− fisurile radierului sunt exprimate prin numărul lor şi proporţia din radier afectată de acestea;
18
− desprinderile sunt apreciate prin raportul, exprimat procentual, dintre volumul desprins şi volumul părţii de lucrare afectată;
− desprinderile ce afectează dinţii disipatori sunt apreciate prin raportul între numărul de dinţi desprinşi şi numărul de dinţi iniţiali;
− eroziunile sunt evaluate prin adâncimea maximă a eroziunii, în centimetri, şi procentul suprafeţei afectate raportat la suprafaţa totală a părţii de lucrare.
Disfuncţionalităţile survenite au fost apreciate după cum urmează:
− gradul de blocare al deversorului prin proporţia din secţiunea udată acoperită de aluviuni, exprimată în procente;
− colmatarea radierului prin procentul din secţiunea udată colmatată, în zona de maxim, şi raportul dintre suprafaţă colmatată şi suprafaţa totală a radierului, exprimat de asemenea în procente;
− nerealizarea sau spălarea aterisamentului, cuantificată prin înălţimea aterisamentului, în metri, şi granulometria aluviunilor apreciată vizual ca fină, mijlocie şi grosieră;
− instalarea vegetaţiei lemnoase nedorite (pe culoarul de liberă trecere) s-a apreciat vizual în funcţie de gradul de afectare a funcţionalităţii lucrării, pe o scară de apreciere cu 5 trepte;
− reducerea secţiunii în aval de radierul lucrării s-a apreciat prin raportul procentual între lăţimea culoarului liber şi lăţimea radierului.
Toate datele culese în teren sunt înregistrate în fişiere tip, pentru centralizarea şi prelucrarea primară a acestora fiind aleasă o soluţie informatică ce are la bază pachetul de programe Microsoft Office.
3.3. Estimarea intensităţii evenimentelor comportamentale identificate Pentru urmărirea comportării lucrărilor s-a avut în vedere descifrarea naturii avariilor şi disfuncţionalităţilor
înregistrate şi frecvenţa de manifestare la nivelul fiecărei componente a lucrărilor hidrotehnice, iar pentru urmărirea în detaliu a fiecărei avarii şi disfuncţionalităţi au fost analizate separat lucrările afectate de fiecare eveniment în parte, fiind urmărit, în special, modul de asociere al acestora.
În cazul evenimentelor cuantificate, în teren, prin doi parametri (afuieri, eroziuni, fisuri ale radierului şi colmatarea radierului) a fost calculat un indice numit „intensitatea evenimentului comportamental”, în funcţie de produsul celor două elemente măsurate. Astfel, au fost stabilite cinci clase ale intensităţii exprimate calitativ ca: foarte mică, mică, medie, mare şi foarte mare.
3.4. Exprimarea cantitativă a stării lucrărilor inventariate Starea lucrărilor hidrotehnice inventariate este cuantificată prin intermediul „indicelui de stare”, care este un
parametru unic calculat în funcţie de intensitatea fiecărei avarii şi de ponderea acesteia în starea generală a lucrărilor (Clinciu, 2011b; Davidescu et. al., 2012a). Ponderea a fost stabilită folosind analiza multicriterială, elementele de intrare fiind reprezentate de frecvenţele de apariţie a avariilor.
Datorită apariţiei lor cu frecvenţă mică, decastrările corpului şi pintenilor lucrărilor hidrotehnice, precum şi fisurile diverselor părţi componente ale acestora (cele două categorii de avarii supunându-se distribuţiei teoretice Poisson), nu au fost luate în considerare în expresia indicelui de stare pentru a evita obţinerea unor rezultate distorsionate. Prin urmare, în exprimarea stării lucrărilor inventariate au fost luate în considerare doar avariile având o frecvenţă de apariţie semnificativa (11 pentru lucrările transversale cu radier, 4 pentru lucrările transversale fără radier şi 8 în cazul canalelor de evacuare).
Relaţia care exprimă starea lucrărilor printr-un indice unic este (Clinciu 2011b; Davidescu et al., 2012a):
�� � 100 � 100 · ∑�� · � · �� �max���� (2)
în care: γi reprezintă ponderea fiecărei avarii în parte; Ii - intensitatea avariei; Fc i - factor de conversie a intensităţii avariilor la o scală unică;
19
max (YA) - valoarea maximă a radicalului pentru fiecare categorie de lucrări (38,5 pentru lucrările transversale cu radier; 25,6 pentru lucrările transversale fără radier; 36,2 în cazul canalelor de evacuare).
Prin stabilirea unor clase determinate în funcţie de valorile indicelui de stare calculat se poate face şi o legătură între aprecierea calitativă a stării lucrărilor pe cele cinci trepte, efectuată în teren, şi noul parametru calculat în funcţie de cumulul avariilor ce au survenit în exploatarea fiecărei lucrări. Corespondenţa între exprimarea calitativă a stării lucrărilor şi valoarea indicelui de stare este următoarea: stare foarte rea (Ys ≤ 20), stare rea (20 < Ys ≤ 40), stare medie (40 < Ys ≤ 60), stare bună (60 < Ys ≤ 80), stare foarte bună (Ys > 80).
4. REZULTATE ŞI DISCUŢII
4.1. Caracterizarea hidrologică a pădurilor şi lucrările de combatere a eroziunii solului şi de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale, preponderent forestiere, din spaţiul hidrografic Crişuri
Condiţiile naturale în care funcţionează lucrările hidrotehnice de pe reţeaua hidrografică torenţială au fost descrise având la bază analiza datelor avute la dispoziţie în amenajamentele silvice din arhiva I.C.A.S. referitoare la pădurile din spaţiul hidrografic Crişuri, completate cu informaţii din alte studii hidrologice şi proiecte de specialitate. Pentru a avea o acoperire cuprinzătoare asupra folosinţelor forestiere au fost centralizate date amenajistice din perioada 1990 -2000, perioadă aleasă deoarece cuprinde şi datele referitoare la pădurile ce au făcut, de-a lungul timpului, obiectul retrocedărilor către proprietarii de drept.
Un rol foarte important în acest studiu bibliografic l-a avut şi lucrarea „Combaterea eroziunii solului şi
amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale în patrimoniul silvic din spaţiul hidrografic Crişuri”. Lucrarea a fost elaborată de I.C.A.S. în anul 2007 sub conducerea ing. C. Ungurean şi redă o imagine de ansamblu a vegetaţiei şi condiţiilor de vegetaţie, detaliată pe judeţe, la nivelul unor secţiuni de calcul având suprafaţa de recepţie de 500 km2, a terenurilor din fondul forestier. Datele au fost preluate şi completate cu alte informaţii bibliografice.
4.1.1. Mărimea şi repartiţia fondului forestier pe categorii de folosinţă Fondul forestier din spaţiul hidrografic Crişuri ocupă 375 967,0 ha, din care 370 710,6 ha (99%) sunt păduri
şi terenuri destinate împăduririi, 3163,9 ha (1%) sunt terenuri afectate gospodăririi pădurilor (drumuri forestiere, clădiri şi curţi, terenuri pentru hrana vânatului, păstrăvării sau alte terenuri administrative), 1472,3 ha sunt terenuri neproductive (stâncării, ravene, nisipuri zburătoare, mocirle-smârcuri), iar 620,2 ha sunt terenuri scoase temporar din fondul forestier.
Din suprafaţa de 370 710,6 ha ocupate de păduri şi terenuri destinate împăduririi, 323 577,6 ha (87%) sunt păduri pentru care se reglementează recoltarea de produse principale, la care se stabileşte ciclu de producţie, ţel de producţie şi exploatabilitate, iar 47 133,0 ha (13%) sunt păduri gospodărite în regim de conservare (pentru care se urmăreşte exclusiv asigurarea continuităţii vegetaţiei forestiere în vederea asigurării diverselor servicii de protecţie) sau pentru care nu se prevăd nici un fel de lucrări (rezervaţii ştiinţifice, monumente ale naturii).
4.1.2. Zonarea funcţională a pădurilor „Pădurea este privită ca mijloc de realizare a unui obiectiv de interes social – ecologic sau economic;
stabilirea destinaţiei unei păduri reprezintă, de fapt, a-i fixa funcţia pe care să o îndeplinească” (Leahu, 2001). Din punctul de vedere al funcţiilor pădurilor (fig. 4), 67% (247 042,0 ha) sunt păduri din grupa a II-a, păduri
cu funcţii de producţie şi protecţie, iar 33% (123 668,6 ha) sunt păduri din grupa I, păduri cu funcţii prioritare de protecţie şi care pot avea, în secundar, funcţii de producţie. Dintre arboretele din grupa I, 35% sunt arborete cu funcţii de protecţie a apelor (subgrupa I.1), 41% cu funcţii de protecţie a solurilor şi terenurilor (subgrupa I.2), 4% păduri cu funcţii de protecţie contra factorilor climatici şi industriali dăunători (subgrupa I.3), 13% arborete cu funcţii de recreere (subgrupa I.4), iar 7% sunt păduri de interes ştiinţific şi de ocrotire a genofondului şi ecofondului forestier (subgrupa I.5).
20
Figura 4
Repartiţia pădurilor din spaţiul hidrografic Crişuri pe grupe şi subgrupe funcţionale Functional categories of forests in Cris catchment area
Subgrupa I.142 689,7 ha
12%Subgrupa I.250 997,9 ha
14%
Subgrupa I.34 873,9 ha
1%
SubgrupaI.415 904,2 ha
4%
Subgrupa I.59 202,9 ha
2%
Grupa a II-a247 042,0 ha
67%
`
Aşadar, în spaţdintre pădurile cu funccea mai mare pondere o au pde protecţie a apelor terenurilor şi solurilor, aceste doudeţinând împreună apădurilor din grupa I func
Dacă repartiţia papelor şi a terenurilor la suprafaţa totală a păse pot trage următoarele concluzii:
− pădurile cu funcprotecţie a apelor reprezinttotală a pădurilor;
− pădurile cu funcprotecţie a terenurilor 14% din suprafaţa total
− pe total spaţiu hidrografic Crişuri, 26% din păduri au rol principal de protecţie a apelor
4.1.3. Condiţii de vegetaţie ale pădurilor
4.1.3.1. Condiţii geologice şi geomorfologice
Teritoriul studiat face parte din unităţile morfostructurale Munţii Apuseni şi Bazinul Panonic, cu subunitlor munţii Plopişului, munţii Mezeşului, munţii Pădurea Craiului, munţii Bihorului, munDrocei, munţii Zarandului şi Metaliferi (Pop, 1971; Târziu, Spârchez, 1997).
În alcătuirea litologică a Munţilor Apuseni (Pop, 1971; Ficheux, 1996) se disting toate cele trei tipuri de formaţiuni, cele magmatice şi metamorfice fiind predominante în zona montană, iar cele sedimentare alclitografic partea aferentă bazinului Panonic.
Marea majoritate a pădurilor sunt amplasate pe versanţi (94%), iar în bazinul Ier2 463,4 ha arborete instalate pe dune şi interdune de nisip, reprezentând 26% din totalul phidrografic.
În ce priveşte configuraţia terenurilor forestiere, predomină cele cu configuraţie ondulatterenurile cu configuraţie plană sau frământată au pondere redusă, 9%, respectiv 4%.
Din punct de vedere altitudinal, pădurile se întind între 90 m în Câmpia Crişurilor Bihorului. Distribuţia pădurilor şi a terenurilor destinate împăduririi pe categorii altitudinale indiccategorii altitudinale, după cum urmează:
− între 0 şi 400 m 36%;
− între 401 şi 800 m 48%;
− între 801 şi 1200 m 13%;
− între 1201 şi 1600 m 4%;
− între 1601 şi 2000 m <1%. Pe categorii de pantă, marea majoritate a pădurilor sunt situate pe terenuri cu panta cuprins
(55,9%). Pe terenuri cu panta mai mică de 16g sunt situate 22% din păduri, pe terenuri cu panta între 31 sunt 20% din păduri, iar pe terenuri cu panta peste 40g sunt situate 2% din terenurile cu pdestinate împăduririi.
Pe teritoriul spaţiului hidrografic Crişuri, pădurile ocupă majoritar terenuri parţial însorite, urmate de cele însorite şi umbrite, cu 49%, 28% respectiv 23% din suprafaţa pădurilor şi a terenurilor destinate împ
adar, în spaţiul hidrografic Crişuri, durile cu funcţii speciale de protecţie,
a mai mare pondere o au pădurile cu funcţii apelor şi cele de protecţie a
i solurilor, aceste două categorii ă aproape 76% din suprafaţa
durilor din grupa I funcţională. ţia pădurilor de protecţie a
i a terenurilor şi solurilor este raportată ă a pădurilor, din figurile 4 şi 5 ătoarele concluzii:
durile cu funcţii principale de ie a apelor reprezintă 12% din suprafaţa
durile cu funcţii principale de ie a terenurilor şi solurilor reprezintă
ţa totală a pădurilor;
ţie a apelor şi terenurilor.
i Bazinul Panonic, cu subunităţile ii Bihorului, munţii Codrului, munţii
) se disting toate cele trei tipuri de , iar cele sedimentare alcătuind
iar în bazinul Ier, de menţionat, sunt reprezentând 26% din totalul pădurilor acestui bazin
ţie ondulată, 87%, în timp ce şurilor şi 1 650 m în Munţii
duririi pe categorii altitudinale indică o repartiţie pe
durilor sunt situate pe terenuri cu panta cuprinsă între 16 şi 30g duri, pe terenuri cu panta între 31 şi 40g
sunt situate 2% din terenurile cu pădure sau a celor
majoritar terenuri parţial însorite, urmate de cele i a terenurilor destinate împăduririi.
21
4.1.3.2. Caracterizare climatică
Trăsăturile de ansamblu ale climei sunt condiţionate de circulaţia maselor de aer, de poziţia geografică a teritoriului şi de modificările pe care le impun particularităţile reliefului (Marcu, Marcu, 1999). Astfel, spaţiul hidrografic Crişuri se caracterizează printr-un climat temperat continental moderat, etajarea reliefului şi particularităţile locale (expoziţia versanţilor, diferenţa de calibru a văilor, orientarea culmilor montane, gradul de acoperire cu păduri, albedoul diferit al scoarţei terestre) determinând o nuanţare climatică, pusă în evidenţă de existenţa topoclimatelor.
Repartizarea precipitaţiilor este neuniformă (peste 30% fiind în timpul verii, cu un maxim lunar în iunie, uneori având caracter torenţial). Fenomene meteorologice extreme care pot determina inundaţii şi aluvionări accentuate în zonele montane şi colinare ale teritoriului se înregistrează îndeosebi vara. Ploile torenţiale au o intensitate mare (1,5-3,0 mm/min), dar o durată redusă, de ordinul a 10-20 minute, foarte periculoase din punct de vedere al dezvoltării fenomenelor torenţiale fiind ploile ce se extind pe o durată de peste 24 ore şi care umezesc puternic solul, epuizându-i capacitatea de infiltraţie. În această situaţie o intensificare, chiar şi de mică amploare, a ploii poate provoca declanşarea unor viituri cu debit însemnat.
Cantitatea maximă de precipitaţii căzută în 24 ore în spaţiul hidrografic Crişuri este de 137,6 mm, valoare înregistrată în 24.12.1995 la staţia meteorologică Stâna de Vale, situată la obârşia văii Iadului, considerată a fi „polul precipitaţiilor” din România. Alte valori însemnate ale acestui indicator sunt 92,6 mm la Huedin, 110,6 mm la Gurahonţ, 104,0 mm la Ineu, 80,5 mm la Vaşcău etc.
4.1.3.3. Clase şi tipuri de sol
În cuprinsul fondului forestier drenat de Crişuri şi afluenţii lor, din suprafaţa ocupată de păduri şi terenuri destinate împăduririi, predomină solurile din clasa cambisoluri, care ocupă 59% din suprafaţă, şi clasa luvisoluri (35%). Celelalte clase sunt reprezentate într-o proporţie mai mică de 5% (cernisoluri pe 2%, spodisoluri pe 1%, protisoluri pe 2%), hidrisolurile şi antrisolurile fiind insignifiante ca răspândire (Ungurean et al., 2007;
Davidescu, 2011a). Încadrarea pe tipuri şi clase de soluri a fost făcută prin actualizarea tipurilor de sol, de la sistemul român de
clasificare a solurilor din 1980 (Târziu, 1997) la sistemul român de taxonomie a solurilor din 2003 (Dănescu et
al., 2010). Conform amenajamentelor întocmite de ICAS (***, 1991; 1993a, b, c; 1997; 1998a, b), tipul de sol cel mai des întâlnit este eutricambosolul, care este răspândit în jumătate din suprafeţele acoperite cu pădure, în special în zonele montană şi premontană acoperite de făgete şi amestecuri de fag cu răşinoase. În zona de dealuri predomină luvosolul, care reprezintă 28% din toate solurile forestiere ale spaţiului hidrografic Crişuri, acoperite preponderent de gorunete, goruneto – făgete şi şleauri de deal, unde fenomenele de eluviere – iluviere a argilei sunt mai intense. Această situaţie este normală, ţinând seama de geologia, geomorfologia şi condiţiile climatice şi de vegetaţie ce caracterizează terenurilor forestiere din teritoriul studiat (predominanţa versanţilor cu înclinare moderată sau repede, altitudini cuprinse între 400-1200 m etc.)
4.1.4. Fenomene de degradare ale terenurilor forestiere
4.1.4.1. Terenuri neproductive
În cuprinsul fondului forestier din spaţiul hidrografic Crişuri sunt 1 472,3 ha terenuri neproductive (Ungurean et al., 2007; Davidescu, 2011a). Dintre acestea (tab.8), marea majoritate sunt stâncării şi abrupturi (63%), pe care este imposibilă instalarea vegetaţiei forestiere. Astfel de terenuri sunt amplasate preponderent în zonele montane ale bazinelor hidrografice Crişul Negru şi Crişul Repede. În aceleaşi regiuni sunt semnalate şi bolovănişurile, a căror pondere este de 18% în întregul teritoriu studiat.
22
Tabelul 8
Evidenţa terenurilor forestiere neproductive Unproductive forest land records
În general, cu cele două categorii de terenuri neproductive descrise mai sus sunt asociate şi cele 33,6 ha de
râpe şi ravene, reprezentând 2% din terenurile neproductive. Altă categorie de terenuri degradate cu o pondere redusă (7%) este reprezentată de mocirle, asociate în bună
parte cu fenomene de sărăturare (6%), unde sunt necesare lucrări de drenare şi spălare a solului pentru instalarea vegetaţiei forestiere.
4.1.4.2. Fenomene de degradare în fondul forestier
Având în vedere ca pădurile ocupă terenurile cu condiţiile geologice şi geomorfologice cele mai grele, folosinţele agricole fiind predominante pe terenurile cu condiţii prielnice vegetaţiei, şi că unele suprafeţe din fondul forestier sunt reprezentate de perimetre de ameliorare constituite tocmai în vederea combaterii fenomenelor de degradare, în cuprinsul teritoriului studiat există suprafeţe afectate de diverşi factori destabilizatori şi limitativi. Aceştia afectează o parte a terenurilor ocupate de păduri din cuprinsul spaţiului hidrografic Crişuri, descrise în cele ce urmează (Ungurean et al., 2007; Davidescu, 2011a).
− alunecări de teren s-au declanşat pe 1 282,5 ha, având o intensitate preponderent slabă şi mijlocie;
− eroziunea de suprafaţă se manifestă pe 3 303,1 ha, reprezentând 1% din suprafaţa pădurilor, intensitatea acestui fenomen fiind moderată;
− roca la suprafaţa se extinde pe 78 097,2 ha, reprezentând 21% din suprafaţa pădurilor;
− eroziunea în adâncime, afectează 1 776,4 ha, intensitatea fiind în general slabă şi moderată. Datorită faptului că aceste terenuri sunt acoperite cu vegetaţie forestieră, nu sunt necesare lucrări speciale de
ameliorare; prin modul de gospodărire se urmăreşte menţinerea şi asigurarea continuităţii vegetaţiei forestiere pentru consolidarea acestor terenuri şi combaterea eroziunii solului.
Arboretele instalate pe terenuri afectate de fenomene de degradare de intensitate slabă până la moderată (rocă la suprafaţă 0-30%) nu necesită măsuri speciale de gospodărire. Arboretele instalate pe terenuri cu fenomene puternice de degradare sunt gospodărite prin lucrări speciale de conservare.
4.1.5. Cartarea hidrologică a pădurilor
4.1.5.1. Structura arboretelor
Cunoaşterea structurii arboretelor conduce la o imagine de ansamblu, cu caracter prospectiv, asupra capacităţii hidrologice a vegetaţiei forestiere, fiind totodată posibilă compararea diverselor bazine între ele (sub raport hidrologic).
Structura arboretelor pe specii
Pe bazine hidrografice, proporţia diverselor specii variază în limite largi, în funcţie de condiţiile staţionale. Astfel, în zona de dealuri şi montană, pădurile sunt compuse preponderent din fag şi răşinoase; în zonele joase preponderente sunt cvercineele şi specii de diverse tari şi diverse moi (Ier).
Structura compoziţională a fondului forestier din teritoriul studiat, pe bazine hidrografice, este redată în tabelul următor.
23
Figura 12 Repartiţia pe categorii hidrologice a pădurilor şi terenurilor destinate gospodăririi silvice
Distribution by hydrological categories of forests and forest management lands
AB
CD
0
10
20
30
40
50
60
Crisul Alb
Crisul Negru
Crisul Repede
Barcau
Ier
Structura pădurilor pe specii Forest composition according to tree species
Structura arboretelor pe clase de vârstă, consistenţă şi productivitate
Structura pe clase de vârstă a arboretelor din cuprinsul teritoriului analizat este inegalclasele a III-a şi a IV-a de (cu vârste cuprinse între 41 şi 80 ani) au o reprezentare mai pregnantcategorii de vârstă, iar cele aflate spre limita exploatabilităţii, cu vârste mai mari de 100 ani, au o rredusă.
În ce priveşte gradul de acoperire al solului cu coronamentul, arboretele cu consistencare însumează 9% din total, sunt reprezentate de arboretele în care s-a intervenit cu lucrarboretele care vegetează în condiţii extreme (cele aflate la limita altitudinală a vegetadegradate, cele cu condiţii staţionale grele etc.).
Productivitate arboretelor reflectă fidel bonitatea staţiunilor din teritoriul spaţArboretele de productivitate superioară (clasele I şi a II-a de producţie) reprezintă 22%, cele de productivitate mijlocie (clasa a III-a de producţie) ocupă 64%, iar cele de productivitate inferioară 14% din suprafade pădurile din spaţiul hidrografic Crişuri.
4.1.5.2. Eficienţa hidrologică a pădurilor şi terenurilor destinate gospodăririi silvice
Eficienţa arboretelor din punct de vedere hidrologic se evaluează prin încadrarea fiecanumită „categorie hidrologică” conform clasificării arboretelor pe categorii şi subcategorii hidrologicebaza elementelor de structură care, în cazul prezentei lucrări, au fost preluate din amenajamentele silvice întocmite în perioada 1990 - 2000.
1 Sistem propus într-o primă formă de Al. Apostol (l972), aplicat în proiectare de Magdalena lonescu, P. Dumitrescu (1975-1986), ad(Clinciu – Lazăr, 1999).
ririi silvice
Crisul Alb
Crisul Negru
Crisul Repede
%
Tabelul 9
Diverse moi Total 2 521,6 125 595,1 865,4 117 922,4 917,7 80 438,8
1 078,3 36 658,1 245,2 9 358,6
5 628,2 369 973,0
a arboretelor din cuprinsul teritoriului analizat este inegală. Arboretele din i 80 ani) au o reprezentare mai pregnantă decât celelalte
ii, cu vârste mai mari de 100 ani, au o răspândire mai
te gradul de acoperire al solului cu coronamentul, arboretele cu consistenţă redusă şi scăzută, a intervenit cu lucrări de regenerare sau de
a vegetaţiei, cele de pe terenuri
iunilor din teritoriul spaţiului hidrografic Crişuri. ă 22%, cele de productivitate ă 14% din suprafaţa ocupată
ririi silvice
prin încadrarea fiecărui arboret într-o i subcategorii hidrologice1, pe
ri, au fost preluate din amenajamentele silvice
1986), adaptat şi prezentat de N. Lazăr,1984...1987
24
Datele amenajistice au condus la o repartizare a suprafeţelor din fondul forestier din cele 5 bazine de recepţie pe categorii şi subcategorii hidrologice conform figurii 12, de unde se observă că pe total teritoriu, suprafeţele cu eficienţă ridicată din punct de vedere hidrologic reprezintă 36% din suprafaţa fondului forestier, cele cu eficienţă mijlocie 47%, cele cu eficienţă redusă 16% iar cele cu eficienţă scăzută 1%;
Încadrarea pe categorii şi subcategorii hidrologice a arboretelor şi terenurilor cu destinaţie
forestieră conduce la aprecierea indicelui de eroziune şi a potenţialului de retenţie, pentru fiecare unitate amenajistică în parte. Valorile medii pe bazine hidrografice a acestor două mărimi sunt
utilizate, în continuare, la § 4.3.4 cu ocazia modelării statistico – matematice a indicelui de stare mediu pe bazin.
4.1.7. Bazine hidrografice torenţiale şi perimetre de ameliorare a terenurilor degradate O sinteză asupra a bazinelor hidrografice torenţiale amenajate din fondul forestier al spaţiului hidrografic
Crişuri este redată în tabelul 12. Datele referitoare la reţeaua hidrografică au fost preluate din studiul „Combaterea eroziunii solului si amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale in patrimoniul silvic din spaţiul
hidrografic Crişuri” (Ungurean et. al., 2007), care preia datele din “Studiul privind schema de amenajare a
bazinelor hidrografice torenţiale – Inventarul lucrărilor executate în intervalul anilor 1950-1992 şi necesarul de
lucrări în perspectivă – Bazinul hidrografic Crişuri” (***, 1995), în cadrul căruia au fost inventariate toate formaţiunile torenţiale şi perimetrele de ameliorare din fondul forestier, în care au fost executate lucrări de corectare a torenţilor şi de ameliorare a terenurilor degradate până în anul 1992, completate cu ajutorul datelor furnizate de administratorii fondului forestier (direcţii silvice) sau de organele de control al aplicării regimului silvic din fondul forestier naţional (inspecţii teritoriale de regim silvic şi de vânătoare).
Bazinele hidrografice în care fenomenele torenţiale s-au intensificat recent sau în care nu au fost executate încă lucrări de amenajare, au fost preluate din studiile întocmite de proiectanţii de specialitate sau din propunerile administratorilor fondului forestier.
Tabelul 12
Reţeaua hidrografică din fondul forestier Hydrographical network of Criş Catchment forest fund
Bazin hidrografic
Judeţ
Formaţii torenţiale cu lucrări executate Formaţii torenţiale
− au fost executate lucrări de corectare a torenţilor sau lucrări de ameliorare a terenurilor degradate în 101 bazine hidrografice torenţiale şi perimetre de ameliorare;
− prin execuţia lucrărilor s-a realizat o lungime consolidată de 118,61 km;
25
− lungimea de albii cu degradări din fondul forestier (albii şi depozite de aluviuni în tranzit, cu baza malurilor erodate sau instabilă) – 312,40 km, din care:
− 77,10 km în bazine torenţiale cu lucrări executate;
− 235,3 km în bazine torenţiale noi.
4.1.8. Lucrări executate pentru combaterea eroziunii solului şi amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale
În bazinul hidrografic Crişul Alb, lucrări de corectare au fost executate pentru consolidarea albiilor torenţiale doar în zona montană şi de dealuri, pe teritoriul judeţelor Arad şi Hunedoara. Lucrările au avut ca rol apărarea drumurilor, a localităţilor şi a acumulării Mihăileni. Pe teritoriul judeţului Arad (Luncşoara), cu ajutorul a 19 lucrări longitudinale şi a 30 lucrări transversale, s-a realizat o lungime consolidată de 5,64 km. Pe teritoriul judeţului Hunedoara, în zona Mihăileni, pe 11 formaţii torenţiale cu ajutorul a 19 lucrări longitudinale şi 81 lucrări transversale s-a realizat o lungime consolidată de 8,6 km; tot aici au fost executate împăduriri pentru ameliorarea terenurilor degradate pe 79,27 ha.
Aproape 50% din lucrările aferente spaţiului hidrografic Crişuri au fost executate pe Crişul Negru, amonte de confluenţa cu Holod (judeţul Bihor), pentru consolidarea terenurilor degradate în vederea împăduririi, pentru apărarea drumurilor publice şi forestiere, pentru apărarea terenurilor şi a altor obiective forestiere. Prin intermediul a 87 lucrări longitudinale şi 391 lucrări transversale, într-un număr de 47 bazinete torenţiale şi perimetre de ameliorare, s-au consolidat 47,26 km albii torenţializate şi au fost împădurite 450,93 ha terenuri degradate.
Pe Crişul Repede, majoritatea lucrărilor sunt executate în bazinul afluenţilor Iad şi Drăgan, pentru apărarea căilor de comunicaţii, a acumulărilor de pe aceste cursuri de apă şi a terenurilor silvice. Lucrări de amenajare mai sunt executate în bazinul Borod şi pe câţiva afluenţi de dreapta ai Crişului Repede, în aval de confluenţa cu Borod, lucrările având rol de apărare a localităţilor şi a acumulărilor de pe Crişul Repede. După inundaţiile din 1975, cu ajutorul a 116 lucrări longitudinale şi 673 lucrări transversale, în 48 de perimetre, s-a realizat o lungime consolidată de 59,01 km şi au fost împădurite 93,1 ha terenuri degradate.
Tabelul 13
Lucrări de ameliorare a terenurilor degradate şi de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale executate în spaţiul hidrografic Crişuri
Bad Lands improvement works and torrent – control structures built in Criş Catchment
Bazin hidrografic
Număr formaţiuni torenţiale / perimetre
de ameliorare
Lucrări executate Lucrări pentru combaterea eroziunii solului
Potrivit tabelului 13, unde sunt prezentate date referitoare la lucrările de ameliorare a terenurilor degradate
din cuprinsul perimetrelor de ameliorare şi al bazinelor hidrografice torenţiale, rezultă că, la nivelul întregului spaţiu hidrografic, au fost executate:
− împăduriri 623,3 ha;
− terase simple 130 463 m;
− terase cu gărduleţe 132 532 m;
− terase cu banchete 19 450 m;
− cleionaje 12 683 m;
26
Foto 6 (A. Adorjani)
Radierul colmatat şi şenalul de scurgere obturat, în amonte, de vegetaţie lemnoasă. Barajul 180MF2,0 de pe Pârâul Şipot (B.H. Crişul Alb)
Silted apron and water flow lane blocked by trees. The dam 180MF2.0 on Şipot Stream (Crişul Alb River Basin)
− praguri din zidărie uscată 2 315 m. Terasele, atât cele simple cât şi cele sprijinite au fost executate pe versanţii având înclinare repede
repede, iar cleionajele şi pragurile din zidărie uscată au fost executate pe ogaşe şi la obârstabilizării eroziunii în adâncime. Profitând de sprijinul direct al acestor lucrări, vegetastăpânire mai uşor pe terenurile excesiv erodate.
Din analiza datelor (tabelul 13) rezultă că, pe acest teritoriu, au fost consolidate albii torenkm, fiind executate 1 394 lucrări hidrotehnice, din care lucrări longitudinale 203 de piese 1191 de piese.
4.2. Comportarea lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea albiilor bazinelor hidrografice torenţiale, preponderent forestiere, din spaţiul hidrograf
4.2.3. Observaţii preliminare privind tipologia, amplasarea spaţialălucrărilor
În vederea combaterii fenomenelor torenţiale şi a consolidării sectoarelor de albie cu degradfolosite diverse tipuri constructive de lucrări, la executarea cărora a fost utilizată o gamconstrucţii.
Pragurile şi barajele cu înălţime utilă de 1,0 m sau mai mare sunt prevăzute (în marea lor majoritate) cu radiere. În cazul barajelor cu înălţimea utilă mai mare sau egală cu 2,0 m, pe radier au fost amplasadisipatori de energie. La acestea, radierele şi zidurile de conducere au fost construite din zidciment sau beton, iar dinţii disipatori au fost construiţi din beton armat. Pe Valea Bisericii, prin intulterioare, au fost amenajate bazine cu rol de disipare de energiei, prin construirea unor contrabaraje de beton pe radierele lucrărilor existente.
Comportarea lucrărilor a fost influenţată de o multitudine de factori, a căror acţiune a fost cel mcombinată. Dintre aceşti factori putem menţiona: calitatea materialelor de construcţie, amplasarea lucrprofilul longitudinal şi în plan), nerealizarea aterisamentelor sau a pantei de aterisare preconizate, calitatea execuţiei lucrărilor (nerespectarea dimensiunilor prevăzute în proiecte, nerespectarea tehnologiilor de lucru etc.), aplicarea sau neaplicare operaţiilor de întreţinere şi/sau a reparaţiilor curente, producerea unor viituri excepţionale, intervenţii antropice etc.
Astfel, în cazul nesusţinerii lucrărilor în aval sau al nerealizării aterisamentelor la cotele preconizate, combinat cu neexecutarea pintenilor terminali ai lucrărilor anexe, se produc afuieri ale radierelor ce pun în pericol siguranţa lucrărilor sau, în lipsa radierelor, este afuiat chiar corpul lucrcazul traverselor şi pragurilor de pe Valea Marghiţa, Pârâul Şipot etc.).
O cauză frecventă a apariţiei evenimentelor comportamentale o constituie materialul de construcnecorespunzător (mortar de slabde bolovani de râu sau fcioplire) şi execuţia necorespunz(aceasta are mai mult aspectul unui beton ciclopian). Impactul cel mai mare al calitmaterialelor este resimţit în cazul barajelor filtrante, unde se produc erodări intense sau chiar prale contraforţilor. AceastăValea Bisericii, Valea Bociu, Valea RNegru obârşie. Calitatea infutilizate influenţează negativ lucrărilor longitudinale, având ca efect erodarea chiar distrugerea radierelor sau a zidurilor de conducere (Valea Bisericii, Pârâul
În unele cazuri, lucrările au suferit degradurma intervenţiilor antropice constând din
ii având înclinare repede şi foarte obârşia ravenelor, în vederea
ări, vegetaţia forestieră a pus
au fost consolidate albii torenţiale pe 118,61 ri longitudinale 203 de piese şi lucrări transversale
rilor hidrotehnice utilizate în amenajarea albiilor bazinelor iul hidrografic Crişuri
ţială şi comportarea
rii sectoarelor de albie cu degradări au fost ă o gamă largă de materiale de
zute (în marea lor majoritate) cu m, pe radier au fost amplasaţi dinţi
i zidurile de conducere au fost construite din zidărie cu mortar de i din beton armat. Pe Valea Bisericii, prin intervenţii
ulterioare, au fost amenajate bazine cu rol de disipare de energiei, prin construirea unor contrabaraje de beton pe
ror acţiune a fost cel mai adesea ţie, amplasarea lucrărilor (pe
i în plan), nerealizarea aterisamentelor sau a pantei de aterisare preconizate, calitatea respectarea tehnologiilor de lucru etc.),
iilor curente, producerea unor viituri
rii aterisamentelor la cotele şi pantele rilor anexe, se produc afuieri ale radierelor ce
lipsa radierelor, este afuiat chiar corpul lucrării (situaţie întâlnită în
iei evenimentelor comportamentale o constituie materialul de construcţie tor (mortar de slabă calitate şi folosirea
de bolovani de râu sau fără a fi prelucraţi prin ia necorespunzătoare a zidăriei
(aceasta are mai mult aspectul unui beton ciclopian). Impactul cel mai mare al calităţii inferioare a
ţit în cazul barajelor filtrante, ări intense sau chiar prăbuşiri
ilor. Această situaţie a fost întâlnită pe Valea Bisericii, Valea Bociu, Valea Răchiţii, Crişul
ie. Calitatea inferioară a materialelor ă negativ şi comportarea
rilor longitudinale, având ca efect erodarea şi chiar distrugerea radierelor sau a zidurilor de conducere (Valea Bisericii, Pârâul Şipot).
În unele cazuri, lucrările au suferit degradări în iilor antropice constând din
27
Figura 13
Corelaţia între numărul de lucrări pe categorii de stare stabilite vizual, respectiv, prin intermediul indicelui de stare calculat
Correlation between the structures amount in categories established by visual assessment and by calculated condition rate
foarte rea
reamedie
buna
foarte buna
y = 7,912e0,0214x
R² = 0,9126
0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150 200
Num
ar d
e lu
crar
i cl
asif
icat
e pe
ca
tego
rii d
e st
are
in fu
ncti
e de
Ys
Numar de lucrari clasificate vizual pe categorii de stare
desprinderea unor elemente prefabricate din corpul lucrărilor sau din demolarea unor părţi de lucrare pentru a asigura accesul pe văi (Valea Bisericii, Valea Răchiţii). Prin execuţia drumurilor forestiere au fost îngropate, parţial, aripile unor lucrări sau radierele acestora (Valea Bisericii).
Datorită faptului că întreţinerea construcţiilor a fost neglijată, s-au produs obturări ale deversoarelor şi colmatări ale radierelor, reducerea secţiunii albiilor în aval de lucrări sau instalarea vegetaţiei lemnoase pe canalul de scurgere a debitelor de viitură în zona lucrărilor (foto 6).
Degradarea lucrărilor conduce la îndeplinirea defectuoasă a funcţiilor atribuite. Astfel, în cazul prăbuşirii unor părţi de lucrare, aterisamentul format în spatele barajelor este spălat la fiecare viitură, constituind o importantă sursă de aluviuni.
În cazul executării lucrărilor cu materiale de calitate corespunzătoare şi cu respectarea tehnologiilor de lucru, barajele pentru corectarea torenţilor au o durată de funcţionare mult mai mare decât cea normată şi asigură efectul protector atribuit pentru o perioadă îndelungată
4.2.4. Testarea modelului de exprimare cantitativă a stării lucrărilor inventariate Pentru toate lucrările din eşantionul
studiat validarea modelului matematic de exprimare cumulativă a efectelor tuturor avariilor într-un parametru unic (indice de stare) a fost făcută prin comparaţia intre categoria de stare rezultată în urma calculului indicelui de stare şi categoria de stare acordată pe cale vizuală odată cu inventarierea lucrării (Davidescu et al,.
2012a). La nivelul spaţiului hidrografic Crişuri,
pentru fiecare din cele 340 de lucrări hidrotehnice, a fost calculat indicele de stare pe baza avariilor ce afectează lucrările de pe albii, realizându-se clasificarea pe cele cinci categorii de lucrări stabilite pe baza indicelui de stare. În scopul verificării modelului propus, am efectuat o comparaţie între numărul de lucrări încadrate pe categorii de stare stabilite vizual (odată cu inventarierea lucrărilor) cu repartiţia numărului de lucrări pe categorii delimitate pe baza indicelui de stare calculat (fig. 13), coeficientul de determinaţie indicând o legătură semnificativă între cele două şiruri de date.
Au fost inventariate 315 lucrări hidrotehnice transversale din care 73 sunt traverse, 172 sunt praguri, iar 70 sunt baraje.
Din totalul de 315 lucrări, 124 au radier (39%), din care 15 sunt prevăzute şi cu confuzor în vederea racordării debitelor curente şi de viitură la canale de evacuare sau podeţe. Din cele 124 lucrări transversale cu radier doar 83 (67%) au pinten terminal, partea de lucrare destinată prevenirii afuierii, suspendării radierului şi altor evenimente ce pot afecta funcţionalitatea lucrărilor.
4.2.5.2. Tipologia constructivă şi vârsta lucrărilor
Tipul constructiv cel mai des întâlnit este cel „trapezoidal cu fruct mărit” (193 lucrări – 61%), 65 sunt lucrări cu fundaţie evazată (21%), o lucrare este subdimensionată, 21 sunt baraje filtrante (7%). Alte tipuri constructive identificate sunt: lucrări din tuburi PREMO umplute cu material local (23 lucrări – 7%) şi din prefabricate (12 lucrări – 4%).
Pentru execuţia lucrărilor a fost utilizată o gamă variată de materiale de construcţie, o parte din lucrări având soluţii constructive în care au fost utilizate materiale de construcţie diferite pentru fiecare componentă a piesei în
28
parte (corp, aripi, radier, ziduri de conducere şi pinten terminal). Materialele de construcţie, pentru fiecare componentă a lucrării transversale, sunt prezentate în tabelul 16.
Tabelul 16
Materiale de construcţie utilizate la execuţia lucrărilor transversale Building materials used for transverse works
Material de construcţie Corp
lucrare Aripi
lucrare Radier
Ziduri de conducere
Pinten terminal
Zidărie de piatră cu mortar de ciment 233 265 103 202 74 Beton monolit 28 13 10 6 3 Tuburi PREMO umplute cu material local 23 14 - - - Gabioane 9 9 6 - 6 Zidărie uscată 7 7 - - - Contraforţi beton si grinzi 6 2 - - - Căsoaie din lemn 3 3 - - - Alte materiale 6 2 5 4 -
TOTAL 315 315 124 212 83
Majoritatea lucrărilor inventariate au fost executate în perioada 1970 – 1990 (56%), după 1990 fiind
executate 35% dintre acestea. Un număr de 28 lucrări, reprezentând 9%, au o vârstă de peste 40 ani şi au durata normată de funcţionare depăşită. În această ultimă categorie sunt incluse şi lucrările executate în anul 1910 pe afluenţi ai Pr. Şipot (B.H. Crişul Alb).
4.2.5.3. Avarii ale lucrării propriu – zise
În urma observaţiilor de teren s-a constatat că 120 de lucrări (38%) nu prezintă nici o degradare la nivelul lucrării propriu – zise. Pentru celelalte 195 de lucrări, avariile identificate sunt: decastrări, afuieri (pentru lucrările fără radier sau pentru cele al căror radier a fost distrus în totalitate sau aproape în totalitate), fisuri, desprinderi şi eroziuni.
Decastrări
Decastrarea reprezintă un eveniment comportamental reprezentat de pierderea legăturii între malul cursului de apă şi corpul lucrării transversale. Fenomenul, odată declanşat, are o evoluţie continuă, de sus în jos. Se pune în pericol stabilitatea şi funcţionalitatea structurii deoarece, după ce cota decastrării coboară sub nivelul pragului deversorului, lucrarea este „ocolită” de cursul de apă şi, odată cu trecerea timpului, aceasta fie se rupe / răstoarnă, fie cursul de apă subminează malul, lucrarea devenind inutilă. În ambele cazuri, aterisamentul format în perioada de funcţionare normală este spălat, punând în pericol stabilitatea întregului sistem de lucrări din amonte.
Gravitatea fenomenului depinde de cota decastrării raportată la cota deversorului. Astfel, dacă decastrarea afectează malul până la cota deversorului (adică aripa lucrării), fenomenul nu reprezintă un pericol iminent. Pentru această categorie de lucrări au fost delimitate două clase, raportând adâncimea decastrării la înălţimea aripii, considerată egală cu sarcina în deversor (H), prima până la 50% din înălţimea aripii, iar a doua peste 50% din înălţimea aripii.
Când decastrarea a coborât sub cota pragului deversorului, afectând şi corpul lucrării, pericolul dezafectării lucrării este iminent la prima viitură mai importantă. În această categorie am diferenţiat 4 clase, raportând adâncimea decastrării la înălţimea totală a lucrării (înălţimea elevaţiei la care se adaugă sarcina în deversor – Ye+H). Limitele acestor clase sunt 0-25,0%, 25,1-50,0%, 50,1-75,0% şi peste 75,0%.
Pe teren au fost identificate 16 lucrări cu decastrări, din totalul de 315 (ceea ce reprezintă 5%), din care la 14 (88%) decastrarea a acţionat într-o singură parte a lucrării; doar două lucrări prezintă decastrări pe ambele maluri. Pentru 12 lucrări (75%) nivelul decastrării nu depăşeşte aripa, iar la 4 lucrări (25%) cota avariei a coborât sub nivelul deversorului.
Afuieri
Afuierile constau din dezgolirea fundaţiei în bieful aval al lucrărilor sub acţiunea apei deversate. Apar în mod special la lucrările care nu au anexe în bieful aval şi la cele la care radierul a suferit desprinderi în imediata vecinătate a corpului lucrării. Afuierea avansează până la dezvelirea în totalitate a fundaţiei, iar în lateral se poate dezvolta pe toată lăţimea albiei. Datorită pierderii sprijinului frontal, în urma unor viituri sau a acţiunii dinamice
29
Figura 20
Corelaţia între intensitatea afuierii şi proporţia din lucrarea propriu – zisă desprinsă pentru lucrările transversale ce sunt afectate de ambele avarii
Correlation between body undermining intensity and proportion of body broken in case of transverse works affected by both damages
y = 0,279x + 0,1315R² = 0,9143
y = 0,1037x + 0,0613R² = 0,9013
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
Pro
porţ
ia d
espr
insă
Intensitatea afuierii
% desprindere zona deversata % desprindere total
Figura 18
Variaţia frecvenţei de apariţie a afuierilor în funcţie de înălţimea elevaţiei The occurrence frequencies of body undermining depending on elevation height
y = 0,3057e-0,607x
R² = 0,9074
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Fre
cven
ta d
e ap
arit
ie a
afu
ieri
lor
Inaltimea elevatiei
a unor flotanţi, lucrarea transversală se poate răsturna, se poate rupe sau poate suferi desprinderi ale unor porţiuni din corpul acesteia.
Pentru evaluarea avariei şi încadrarea lucrărilor pe categorii de intensitate, a fost măsurată adâncimea maximă a afuierii şi s-a evaluat proporţia din deschiderea lucrării afectată de fenomen. Ţinând cont de amploarea şi mărimea afuierii s-a făcut o evaluare a intensităţii acesteia pe cinci categorii (foarte mică, mică, medie, mare şi foarte mare).
Între lucrările transversale al căror corp este afuiat se află şi două baraje care au fost prevăzute cu radier: lucrarea 60BT2,0 de pe pârâul Galbenu (Valea Iadului – obârşie) şi 40B2,0 de pe valea Bârloage (Valea Marghiţa), ambele situate în B.H. Crişul Repede. Lucrările menţionate au suferit, în prealabil, distrugerea radierului (prima în proporţie de 85%, iar a doua în totalitate), iar în cazul lucrării de pe valea Bârloage avariile au avansat, conducând la desprinderea a nu mai puţin de 90% din zona deversată a lucrării propriu - zise.
Avaria afectează 24 de traverse (ceea ce reprezintă 33% din totalul acestei categorii de lucrări), 25 de praguri până la 1m în elevaţie (24%), 6 praguri cu elevaţia între 1 şi 2 m (9%) şi 3 baraje cu elevaţia cuprinsă între 2 şi 3 m (8%), dintre care două lucrări sunt cele cu radier menţionate în paragraful anterior. Rezultă o corelaţie inversă, semnificativă, între frecvenţa de apariţie a afuierilor şi înălţimea elevaţiei; ecuaţia de regresie este de tip exponenţial şi indică un risc de apariţie al afuierilor mai redus pe măsură ce înălţimea lucrărilor creşte (fig. 18).
În funcţie de distanţa dintre două lucrări succesive, panta albiei şi înălţimea aterisamentului lucrării din aval, au fost stabilite 4 grade de susţinere a lucrării în aval (în care 0 reprezintă situaţia „fără susţinere”, iar 3 reprezintă lucrare susţinută, aterisamentul lucrării din aval ajungând până la baza elevaţiei lucrării). La aceste categorii am adăugat o a cincea, reprezentată de lucrările care au şi funcţia de priză pentru canale de evacuare. Proporţia lucrărilor afuiate fără susţinere sau cu susţinere foarte scăzută (gradele de susţinere 0 şi 1) este mai mare de 24%, ea scăzând la 21,6% în cazul lucrărilor cu gradul 2 de susţinere şi la 2,1% în cazul lucrărilor susţinute de aterisamentul lucrării din aval (gradul 3). Lucrările ce au în aval canal de evacuare nu sunt deloc afectate de afuiere.
Analizând lucrările afectate atât de afuiere cât şi de desprinderi ale unor fragmente din corpul lucrării (28 de piese, reprezentând 48%) a fost evidenţiată o legătura strânsă între intensităţile celor două avarii, surprinsă în figura 20. Se poate observa corelaţia directă foarte semnificativă între intensitatea afuierii (exprimată numeric prin produsul algebric între adâncimea afuierii şi procentul din deschiderea lucrării afectat) şi proporţia desprinsă din zona deversată, respectiv din întregul corp al lucrării (zonă deversată şi nedeversată). Coeficienţii de corelaţie sunt 0,97 pentru proporţia desprinderile din
30
zona deversată, respectiv 0,95 pentru proporţia desprinsă din întreaga lucrare; ambii coeficienţi sunt semnificativi pentru o probabilitate de transgresiune de 5% şi 4 grade de libertate.
Intensitatea afuierii lucrărilor, distribuţia numărului de lucrări afuiate în funcţie de adâncimea afuierii şi proporţia din deschiderea lucrării afectată sunt elemente prezentate în tabelul 18.
Tabelul 18
Situaţia lucrărilor hidrotehnice transversale afuiate pe categorii de intensitate Amount of transverse works with body undermined depending on undermining
≤0,50m 27 47 ≤20,0% 3 5 foarte mică 4 7 0,51-1,00m 22 38 20,1-40,0% 10 17 mică 15 26 1,01-1,50m 7 12 40,1-60,0% 10 17 medie 17 29
>1,50m 2 3 60,1-80,0% 13 22 mare 16 28
>80,0% 22 38 foarte mare 6 10
Fisuri
Fisurile reprezintă avarii ce constau din mici crăpături sau spărturi în corpul lucrării, care pot conduce la ruperea unor fragmente din construcţie. O asemenea evoluţie se realizează, în principal, datorită infiltrării apei în corpul lucrării. Lucrările fisurate nu sunt în pericol iminent de scoatere din funcţiune, doar dacă fisurile sunt asociate şi cu alte avarii. Prin infiltrarea apei şi prin succesiunea îngheţ – dezgheţ repetat, fisurile evoluează în forme mult mai grave de degradare, respectiv la desprinderi ale unor părţi din lucrare.
Cazurile identificate au fost clasificate în funcţie de numărul, direcţia şi lungimea totală a fisurilor. Deoarece zona deversată este mult mai vulnerabilă la acţiunea ulterioară a apei, fiind în contact permanent cu aceasta, fisurile au fost evidenţiate şi în funcţie de zona unde apar.
Numărul de lucrări fisurate este de 28 (9%), din care 3 sunt traverse, 8 sunt praguri şi 17 sunt baraje, ceea ce reprezintă 8%, 5% şi, respectiv, 24% din fiecare categorie în parte. Distribuţia lucrărilor fisurate, în funcţie de criteriile enumerate mai sus, este expusă în tabelul 21.
Tabelul 21
Situaţia lucrărilor fisurate Situation of transverse works with cracked body
Pentru a putea fi comparate între ele lucrările şi apoi ierarhizate, în cazul fisurilor orizontale situate în zona
deversată, lungimea fisurilor a fost raportată, pe de o parte, la lăţimea zonei deversate, echivalentă cu deschiderea la partea superioară a deversorului, iar pe de altă parte s-a determinat lungimea medie a fisurilor ce afectează corpul lucrării.
31
Figura 23 Lucrări hidrotehnice transversale cu desprinderi pe por
funcţie de proporţia desprinsTransverse works affected by body breaks depending on the proportion and the
component broken
72
14
4
85
510
76
15
5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
≤20,0% 20,1-40,0% 40,1-60,0%
număr
de
lucrăr
i
proporţie de afectare
lucrări cu desprinderi în zona deversat
lucrări cu desprinderi în zona nedeversat
total lucrări cu desprinderi
Foto 11 (A. Davidescu)Desprinderi din corpul lucrării 50MF5,0 situat
(Valea Bisericii – B.H. Crişul Repede) Body breaks affecting 50MF5.0 dam situated on Lung
(Crişul Repede River Basin)
Clasificarea lucrărilor afectate de fisuri verticale s-a făcut în funcţie de numă„relativă” a acestora, obţinută prin raportarea la înălţimea elevaţiei până la cota deversorului, medie a lor.
Pentru zona nedeversată, criteriile de clasificare au fost stabilite similar cu cele pentru zona deversatmenţiunea că elementele la care s-a raportat lungimea totală a fisurilor au fost lungimea zonei nedeversate, pentru cele orizontale, respectiv, înălţimea totală a lucrării, pentru cele verticale.
Desprinderi
Desprinderile (rupturile) sunt avarii ale părţilor componente ale construcţiilor clegăturii între două sau mai multe fragmente de construcţie. Desprinderile pot fi însoţetc. ale părţilor rezultate sau aceste părţi pot rămâne pe loc. Prin evenimentul de rupere se creeazavariere continuă a lucrărilor, funcţionalitatea acestora fiind pusă în pericol, mare parte din piescoase din uz.
Rupturile se produc în urma evoluţiei fisurilor, fie datorită fenomenului îngheţ - dezgheţ, fie prin solicitarea dinamică a lucrărilor la acţiunea apei încărcate cu aluviuni, flotanţi etc. Mai pot apare rupturi, urmate sau nu de deplasări ale părţilor de construcţie, în urma unor fenomene de mal (alunecări de teren, surpări de maluri etc.) care induc tensiuni suplimentare în interiorul corpului lucrărilor.
Avaria afectează toate componentele unei lucrări hidrotehnice, însă zona deversată este cea mai expusă şi cea mai vulnerabilă la acţiunea factorilor distructivi (apă, flotanţi, aluviuni etc.). Desprinderea unor părţi din zona deversată pe de o parte afectează sistemul de lucrări din amonte, deoarece destabilizează aterisamentul, iar, pe de altă parte, fragmentele rupte cad pe radier şi/sau ziduri de conducere, ducând la avarierea acestora. În plus, acţiunea erozivă a apei asupra rupturilor dezvelite duce la avansarea laterală a degradărilor.
Aprecierea intensităţii desprinderilor s-a făcut prin estimarea procentuală a volumului de zidărie dislocat din cele 3 porţiuni ale lucrării propriu – zise (zonă deversată, zonă nedeversată stânga, respectiv dreapta).
Lucrările hidrotehnice identificate cu desprinderi din corpul lucrărilor sunt în număr de 105 (33%), ceea ce dovedeşte că aceasta este cea mai importantă avarie chidrotehnice transversale din bazinele hidrografice ale Crişurilor. Sunt afectate 19 traverse, 55 praguri baraje, reprezentând 26%, 32%, respectiv 44% din numărul total al fiecărei categorii de lucr
Cu desprinderi în zona deversată sunt 93 de piese, din care 42 prezintă rupturi nedeversată, iar 12 piese au desprinderi în zona nedeversată, exclusiv.
rsale cu desprinderi pe porţiuni caracteristice de lucrare, în
ia desprinsă Transverse works affected by body breaks depending on the proportion and the
component broken
3
12
1 45
81
% 60,1-80,0% >80,0%ţie de afectare
ri cu desprinderi în zona deversată
ri cu desprinderi în zona nedeversată
ări cu desprinderi
(A. Davidescu) rii 50MF5,0 situată pe Pr. Lungşor
B.H. Crişul Repede) dam situated on Lungşor Stream
ul Repede River Basin)
ie de numărul fisurilor, de lungimea la cota deversorului, şi de lungimea
, criteriile de clasificare au fost stabilite similar cu cele pentru zona deversată, cu st lungimea zonei nedeversate,
iilor care constau din pierderea ie. Desprinderile pot fi însoţite de deplasări, răsturnări
rupere se creează condiţii de în pericol, mare parte din piesele afectate fiind
avarie care afectează lucrările nt afectate 19 traverse, 55 praguri şi 31 rei categorii de lucrări.
rupturi şi desprinderi şi în zona
32
Figura 24
Corelaţia între intensitatea afuierii (a lucrării propriu – zise şi a radierului) şi proporţia din lucrarea propriu – zisă desprinsă, pentru lucrările transversale care sunt afectate de
ambele avarii Correlation between undermining intensity (body’s and apron’s) and the proportion of
the body broken for transverse works affected by both damages.
y = 0,273x + 0,093R² = 0,9759
y = 0,1018x + 0,0487R² = 0,946
0%
10%
20%
30%
40%
50%
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
Pro
por
tia
des
pri
nsa
(%
)
Intensitatea afuierii% desprindere zona deversata % desprindere total
Figura 25
Influenţa înălţimii elevaţiei lucrărilor asupra proporţiei desprinse din lucrarea propriu – zisă, pe ansamblul lucrării şi pe părţi componente
Influence of elevation height over the proportion of the body broken for the whole structure and for components
y = -0,0258x + 0,21R² = 0,7669
y = -0,069x + 0,3775R² = 0,8642
0%
20%
40%
60%
0 1 2 3 4 5 6 7
Pro
port
ia d
espr
insa
Inaltimea elevatiei (m)Intreaga lucrare Zona deversataZona nedeversata Linear (Intreaga lucrare)Linear (Zona nedeversata)
Repartiţia lucrărilor, în funcţie de procentul de desprinderi pe cele 2 zone caracteristice ale lucrărilor (deversată şi nedeversată), precum şi toate lucrările cu desprinderi (indiferent de zona afectată), este prezentată în figura 23.
Analizând variaţia intensităţii afuierilor (atât pentru lucrarea propriu – zisă cât şi pentru radier), pe de o parte, şi a desprinderilor din corpul lucrării, pe de altă parte, s-a găsit o corelaţie foarte strânsă, similară celei dintre intensitatea afuierii lucrării propriu –zise şi desprinderile din corpul lucrării, atât pentru întreaga lucrare cât şi pentru zona deversată exclusiv (fig. 24).
Înălţimea elevaţiei lucrării transversale are un impact semnificativ asupra desprinderilor (fig. 25), atât pe ansamblul lucrării cât şi pentru zona nedeversată. Coeficientul de corelaţie calculat pentru intensitatea desprinderilor din zona deversată în raport cu înălţimea elevaţiei (0,61) nu este semnificativ pentru 6 grade de libertate, însă valorile coeficientului pentru zona nedeversată (0,93) indică o corelaţie foarte semnificativă între procentul desprins şi înălţimea elevaţiei.
Eroziuni
Eroziunile reprezintă avarii care constau din înlăturarea aproape continuă a unor strate subţiri ale materialelor de construcţie, pe porţiuni mai mult sau mai puţin extinse de pe suprafaţa lucrării propriu - zise, în urma acţiunii corozive a apei şi aluviunilor. În cazul lucrărilor din zidărie de piatră, eroziunile afectează, în primul rând, rosturile, însă, uneori, sunt afectate şi pietrele din construcţie. Evoluţia este continuă atât în adâncime, cât şi în lateral, ajungându-se la desprinderea unor bucăţi din lucrare, fie prin spălarea rosturilor din zidăria de piatră şi mortar de ciment, fie prin slăbirea unor porţiuni din corpul lucrării, acestea devenind vulnerabile la acţiunea dinamică a apelor, flotanţilor şi aluviunilor.
Eroziunile au fost evaluate prin măsurarea adâncimii acestora (în cm) şi prin aprecierea procentuală a suprafeţei erodate raportată la suprafaţa vizibilă a lucrării. În funcţie de produsul dintre cei doi parametri măsurabili s-a determinat intensitatea avariei pe cinci clase, conform metodologiei expuse la § 3.3.
Numărul pieselor erodate este de 50, ceea ce reprezintă 15% din numărul total al lucrărilor inventariate. Pe categorii de lucrări, raportat la numărul total al fiecărui tip de lucrare, acestea sunt: 6 traverse (8%), 20 praguri (11%) şi 24 baraje (34%).
Adâncimea eroziunilor semnalate la lucrările inventariate, proporţia din suprafaţa paramentului aval afectată de eroziune şi intensitatea eroziunilor sunt prezentate în continuare.
33
Figura 26
Relaţia între proporţia din lucrare desprinsă şi intensitatea eroziunii Relation between the proportion of body broken and the abrasion intensity
y = -0,003x + 0,069R² = 0,9421
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
6,0%
7,0%
8,0%
0 5 10 15
Pro
porţ
ia d
espr
insă
Intensitatea eroziunii
Tabelul 22
Situaţia lucrărilor transversale erodate în funcţie de adâncimea eroziunilor, proporţia de afectare a suprafeţei şi intensitatea avariei
Transverse works having body abrasions categorized according to abrasion depth, affected proportion of the body and abrasion intensity
Adâncime Proporţie Intensitate
Categorie Nr.
piese % Categorie
Nr. piese
% Categorie Nr.
piese %
≤5cm 38 76 ≤20,0% 36 72 foarte slabă 43 86 6-10cm 8 16 20,1-40,0% 7 14 slabă 4 8 11-15cm 3 6 40,1-60,0% 4 8 medie 3 6 16-20cm 1 2 60,1-80,0% 2 4 mare - - >20cm - - >80% 1 2 foarte mare - -
Eroziunile lucrării propriu-zise sunt
deseori asociate cu alte avarii ale corpului sau anexelor, după cum se poate concluziona din faptul că doar 9 piese (18%) nu mai prezintă evenimente de altă natură.
Un număr însemnat de lucrări degradate prin eroziune (27) sunt afectate şi de desprinderi, proporţia medie desprinsă din lucrare nedepăşind 10%. Se pune în evidenţă o corelaţie inversă (fig. 26) între procentul desprins din lucrarea propriu-zisă şi intensitatea eroziunii (exprimată prin produsul dintre adâncimea eroziunii şi proporţia afectată).
4.2.5.4. Avarii ale radierului
Cu ocazia parcurgerii terenului au fost identificate 124 de lucrări cu radier (ceea ce reprezintă 39% din numărul total de lucrări), din care 9 sunt traverse (7%), 75 sunt praguri (60%) şi 40 sunt baraje (32%), ceea ce reprezintă 12% din numărul total de traverse, 44% din numărul de praguri, respectiv 57% din numărul total de baraje. Distribuţia radierelor, în funcţie de sistemul de disipare a energiei cinetice suplimentare este următoarea: 102 lucrări sunt fără sistem de disipare a energiei, 18 sunt radiere cu placă disipatoare, iar 4 sunt radiere prevăzute cu bazin disipator.
Materialele de construcţie utilizate la execuţia radierelor inventariate sunt, preponderent, zidăria de piatră cu mortar de ciment la 103 radiere (83%), betonul pentru 10 radiere (8%), iar 6 radiere (4%) sunt executate din alte materiale (prefabricate, lemn, zidărie uscată, gabioane sau combinaţii din mai multe materiale de construcţie). Sistemele de disipare a energiei sunt executate din beton armat (plăci disipatoare) sau beton (bazine disipatoare).
Degradarea radierelor nu conduce, în mod implicit, la scoaterea din funcţiunea a lucrărilor transversale, însă, periclitează integritatea lucrării propriu – zise, afectând, în mod indirect, funcţionalitatea lucrărilor. Avariile radierelor identificate pe teren sunt: desprinderi, afuieri şi eroziuni, la care se adaugă desprinderi ale dinţilor
disipatori.
Desprinderi
Dislocarea unor porţiuni din radier reprezintă o consecinţă a evoluţiei fisurilor pe toată grosimea plăcii sau a erodării radierului pe toată grosimea sa. Desprinderea se poate produce şi datorită subminării radierului în urma afuierilor, fenomenelor de mal (în special alunecărilor) sau altor cauze.
Ruperea radierelor, urmată de deplasarea fragmentelor rezultate, conduce la apariţia şi/sau dezvoltarea unor avarii similare celor descrise la lucrarea propriu – zisă şi la zidurile de conducere. Ruperea radierului facilitează apariţia afuierilor la corpul lucrării, fenomen cu consecinţe nefaste pentru integritatea întregului sistem de lucrări din amonte.
34
Figura 27
Numărul radierelor cu desprinderi, în funcţie de procentul de radier afectat de desprinderi
The amount of broken aprons categorized according to percentage broken
≤20,0%16
57%
20,1-40,0%3
11%40,1-60,0%2
7%
60,1-80,0%1
4%
>80,0%6
21%
Foto 15 (A. Adorjani) Afuierea radierului barajului 50M2,5 de pe Pârâul Şipot (B.H. Crişul Alb), însoţită de subminarea plăcii radierului, în lipsa
Apron undermining of dam 50M2.5 on Şipot Stream (Crişul Alb River Basin), followed by the suspension of the a
Foto 16 (A. Adorjani) Aceeaşi formă de degradare, pe Valea Crăiasa (B.H. Crişul Negru), la barajul 242M2,0, unde pintenul terminal a oprit avansare
Same damage affecting the dam 242M2.0 on Crăiasa Valley (Crişul Negru River Basin), where the terminal spur stopped the progress of the decay
Intensitatea evenimentului a fost apreciată pe teren prin procentul pe care radierul ruptîntregului radier. Numărul radierelor astfel afectate este de 28, ceea ce reprezintă 23% din totalul lucrradier. Cea mai mare parte din radierele rupte, 25 (89%), sunt radiere din zidărie de piatrdouă (7%) sunt din beton şi unul (4%) este executat din plăci prefabricate.
În figura 27 este reprezentată distribuţia radierelor cu desprinderi, în funcţie de procentul de radier desprins.
Afuieri
Afuierea radierului reprezintă cea mai importantă avarie a acestei părţi a construcvedere al proporţiei lucrărilor afectate (34%), cât şi al consecinţelor acestui eveniment asupra celorlalte componente ale structurii. Afuierea radierului cunoaşte aceeaşi evoluţie ca în cazul lucradâncime şi spre lateral; după ce cota avariei coboară sub nivelul bazei radierului, apare submiurmată de suspendarea radierului, cu efecte nefaste asupra integrităţii sale.
Gradul de afectare a lucrărilor prin afuierea radierelor a fost evaluat prin măsurarea adâncimii procentuală a lăţimii afectate. Similar cu afuierea lucrării propriu – zise, s-a calculat
funcţie de cei doi parametri mDupă cum s-a mai subliniat, afuierea
reprezintă avaria radierului care afecteazmai mare număr de lucrradier, şi anume 40 de lucr(78%) sunt cu pinten terminal, componentare un rol hotărâtor în stavariilor asupra întregii lucr
În funcţie de elevanumărul total al traverselor de 4, al pragurilor cu radier afuiat este barajelor cu radier afuiat este reprezintă 44% din num
cii radierului, în lipsa pintenului terminal
ul Alb River Basin), followed by the suspension of the apron due to lack of terminal spur
ul Negru), la barajul 242M2,0, unde pintenul terminal a oprit avansarea degradării ul Negru River Basin), where the terminal spur stopped the progress of the decay
radierul rupt îl deţine din suprafaţa ă 23% din totalul lucrărilor cu
rie de piatră şi mortar de ciment,
ie de procentul de radier desprins.
i a construcţiei, atât din punctul de elor acestui eveniment asupra celorlalte
ie ca în cazul lucrării propriu – zise, în sub nivelul bazei radierului, apare subminarea plăcii,
surarea adâncimii şi aprecierea a calculat şi intensitatea afuierii în i doi parametri măsurabili.
a mai subliniat, afuierea avaria radierului care afectează cel
r de lucrări hidrotehnice cu i anume 40 de lucrări (34%), din care 31
(78%) sunt cu pinten terminal, componentă care, ărâtor în stăvilirea evoluţiei
avariilor asupra întregii lucrări (foto 15 şi 16). ie de elevaţia lucrării propriu – zise,
rul total al traverselor cu radier afuiat este cu radier afuiat este 21, al
cu radier afuiat este 15, ceea ce 44% din numărul total al traverselor
35
cu radier, 28% din numărul total al pragurilor cu radier şi, respectiv, 38% din numărul barajelor prevăzute cu această anexă.
După sistemele de disipare a energiei, lucrările afuiate se împart în următoarele categorii: 29 radiere (73%) nu au sistem de disipare a energiei, 10 (25%) au placă disipatoare cu dinţi, iar 1 (2%) are bazin disipator.
Distribuţia lucrărilor în funcţie de adâncimea afuierii, proporţia afectată şi intensitatea fenomenului este prezentată în tabelul 23.
Tabelul 23
Situaţia lucrărilor transversale având radierul afuiat, în funcţie de adâncimea afuierii, proporţia de afectare aval şi intensitatea avariei
Transverse work with undermined apron categorized according to undermining depth, proportion of apron width undermined and undermining intensity.
>1,50m - - 60,1-80,0% 4 10 mare 10 25 >80% 23 57 foarte mare 2 5
Eroziuni
Desprinderea stratelor succesive de material ca o consecinţă a spălării acestora de apă, conduce la găurirea radierelor, cea mai vulnerabilă fiind zona situată în imediata vecinătate a lucrării, până la locul de bătaie a lamei deversante. În acest fel, se creează, pe de o parte, condiţiile necesare afuierii lucrării propriu-zise, iar în aval, după desprinderea ultimelor strate, apa pătrunde sub placă, în final radierul devenind „suspendat”. Pe de altă parte, apa, aluviunile şi flotanţii pot exercita o forţă de împingere ce generează desprinderi ale radierului, cu sau fără apariţia, în prealabil, a fisurilor.
Radierele afectate pe această cale reprezintă 23% (29 radiere) din numărul total de lucrări transversale cu radier. Cea mai mare parte a radierelor erodate sunt din zidărie de piatră cu mortar de ciment (23 lucrări – 79%), o lucrare are radierul din prefabricate, iar două radiere sunt din beton (7%).
Adâncimea eroziunilor semnalate nu depăşeşte 30 cm, iar proporţia de radier afectată este sub 80%. Radiere cu eroziuni până la 10 cm sunt consemnate în 22 cazuri (76%), cu eroziuni cuprinse între 10 şi 20 cm sunt 3 cazuri (10%), iar cu eroziuni mai adânci de 20 cm (dar nu mai mari de 30 cm) sunt 4 radiere (14%). Porţiunea de radier afectată este sub 20% la 17 lucrări (59%), în 10 cazuri (34%) proporţia erodată este cuprinsă între 20 şi 40%, ultimele două lucrări cu eroziuni la radier fiind afectate pe mai mult de 40% din suprafaţa radierului. Prin urmare, fiindcă adâncimea eroziunilor este mică iar proporţia de radier afectată este relativ scăzută, intensitatea eroziunilor este, preponderent, foarte mică (25 de lucrări – 86%); intensitate mică s-a găsit pentru o lucrare, medie pentru două lucrări şi mare doar pentru o lucrare.
Desprinderi ale dinţilor disipatori
Din cele 18 radiere având sistem disipator cu placă şi dinţi, 4 (reprezentând 22%) au o parte din dinţi desprinşi, şi anume: 110MF4,0 de pe valea Aleşdului, 70MF5,0 de pe pr. Lungşor (V. Bisericii), 80BCF6,2 de pe pr. Mesa şi 110BCF6,0 de pe pr. Blidaru (ambele fiind afluenţi ai văii Răchiţii).
4.2.5.5. Avarii ale zidurilor de conducere
Ziduri de conducere, 212 bucăţi, au fost identificate la 106 lucrări, reprezentând 34% din toate lucrările inventariate în spaţiul hidrografic Crişuri, respectiv 85% din lucrările cu radier. În ceea ce priveşte materialul de construcţie, 202 ziduri (95%) sunt din zidărie de piatră cu mortar de ciment, 6 sunt din beton (3%), iar 4 sunt din plăci prefabricate (2%).
Conform celor rezultate din prelucrarea datelor de teren, la zidurile de conducere au fost identificate trei tipuri de evenimente: fisuri, desprinderi şi eroziuni.
36
Fisuri
Numărul de lucrări transversale la care au fost semnalate fisuri ale zidurilor de conducere este de 11 (10% din lucrările cu ziduri de conducere), la 4 din lucrări fiind afectate ambele ziduri, iar la 7 fiind afectat doar unul dintre ziduri. Toate lucrările având zidurile de conducere fisurate se află în bazinul hidrografic Valea Bisericii (B.H. Crişul Repede).
Zidurile de conducere la care au fost semnalate fisuri sunt în număr de 15 (7% din numărul zidurilor de conducere inventariate), fiind vorba numai despre fisuri orizontale.
Desprinderi
Au fost identificate 26 de lucrări transversale cu zidurile de conducere afectate pe această cale, ceea ce reprezintă 25% din numărul lucrărilor cu radier şi ziduri de conducere. Dintre acestea, 11 (42%) sunt traverse şi praguri cu elevaţia mai mică sau egală cu 2,0 m, iar 15 (58%) sunt baraje cu elevaţia de peste 2,0 m. Din cele 26 de lucrări, 12 (46%) au ambele ziduri afectate prin rupere, iar la 14 (54%) numai unul din ziduri este afectat de acest fenomen.
Numărul zidurilor de conducere la care au fost semnalate desprinderi este de 38, ceea ce reprezintă 18% din numărul total de ziduri de conducere. Materialul din care au fost executate toate zidurile afectate este zidăria de piatră cu mortar de ciment.
Din cele 38 de ziduri cu desprinderi, 8 (21%) sunt practic distruse (procentul părţilor desprinse reprezintă peste 80% din volumul total al zidurilor respective), iar 26 (69%) din ziduri sunt slab afectate (procentul de desprindere fiind sub 20%).
Eroziuni
Numărul lucrărilor transversale afectate de eroziuni în zidurile de conducere este de 23 (22% din lucrările cu ziduri de conducere). La 11 din lucrări (48%) sunt afectate ambele ziduri de conducere, iar la 12 (52%) este afectat numai unul din ziduri.
Numărul total de ziduri de conducere afectate de eroziuni este de 34, reprezentând 16% din numărul total al zidurilor de conducere, iar materialul de construcţie utilizat la toate acestea este zidăria de piatră cu mortar de ciment.
Datorită rezistenţei cunoscute a acestui material, adâncimea eroziunilor este redusă la 28 de ziduri (82%), sub 5 cm adâncime, iar celelalte 6 (18%) sunt eroziuni care nu depăşesc 10 cm adâncime. În ceea ce priveşte suprafaţa afectată, se constată că 25 ziduri (74%) sunt erodate pe mai puţin de 20% din suprafaţă, 4 ziduri (12%) au între 20 şi 40% din suprafaţă erodată, 3 (9%) sunt afectate până la 60% din suprafaţă, iar 2 ziduri (6%) sunt afectate peste 80% din suprafaţa lor.
Cum adâncimea eroziunilor este foarte mică, şi intensitatea eroziunilor este neînsemnată (la 32 de ziduri intensitatea eroziunii este foarte redusă, iar la 2 ziduri intensitatea este redusă).
4.2.5.6. Avarii ale pintenului terminal
Din totalul de 315 lucrări transversale inventariate, un număr de 124 (39%) sunt prevăzute cu lucrări anexe în bieful aval, din care numai 83 (67%) au pinteni terminali, marea majoritate a acestora neavând dimensiunile constructive prevăzute în documentaţiile de proiectare. Acest neajuns conduce la avarierea pintenului şi la periclitarea stabilităţii întregii lucrări.
Materialele de construcţie utilizate la execuţia pintenilor terminali ai lucrărilor inventariate sunt zidăria de piatră cu mortar de ciment în 74 de cazuri (89%), gabioane în 6 cazuri (7%) şi beton în 3 cazuri (4%).
Avariile identificate la cei 83 de pinteni terminali au fost semnalate în 15 de cazuri (18%) şi constau din decastrări, desprinderi şi eroziuni.
Decastrări
Pe teren au fost identificate doar trei lucrări având pintenii terminali decastraţi. La barajele 10M3,0 de pe Ravena 1 pârâul Lungşor şi 110MF6,0 de pe Pârâul Pinului (ambele cursuri de apă sunt afluenţi ai Văii Bisericii – B.H. Crişul Repede) o aripă a pintenului este decastrată pe o adâncime de 1,5 m, iar la barajul 30M5,0 de pe Ravena 2 a aceluiaşi Pârâu Lungşor ambele aripi ale pintenului sunt decastrate pe o adâncime de 1,0 m.
37
Figura 32 Numărul de lucrări cu deversorul blocat, în funcţ
udată afectată The amount of transverse structures with clogged spillway, according to the proportion
of the watered area affected
0 20 40
≤20,0%
20,1-40,0%
40,1-60,0%
60,1-80,0%
>80,0%
12
10
2
1
Numar de lucrari
Pro
por
ti d
in d
ever
sor
blo
cata
Desprinderi
Aprecierea intensităţii s-a făcut prin estimarea procentuală a porţiunilor ruptecaracteristice ale pintenului terminal (zonă centrală, zonă stânga, respectiv dreapta).
Lucrările transversale ale căror pinteni terminali au suferit desprinderi sunt în numnumărul total de 83, fiind cea mai importantă avarie ce afectează această parte de lucrare. Toate piesele afectate sunt baraje. Un pinten este din gabioane, iar restul de 11 din zidărie de piatră cu mortar de ciment.
Gradul de afectare al pintenului este foarte scăzut, 9 lucrări având desprinderi ce nu deppintenul, în două situaţii desprinderea nu afectează mai mult de 20% din volumul pintenului înregistrat desprinderi care au afectat în totalitate aripile laterale ale pintenului, proporţ
Eroziuni
Pinteni erodaţi au fost identificaţi la 5 lucrări hidrotehnice transversale, ceea ce reprezinttotal al lucrărilor prevăzute cu pinteni terminali.
Materialele de construcţie utilizate fiind, în toate cele 5 situaţii, zidăria de piatradâncimea eroziunilor este neînsemnată (sub 10 cm), iar proporţia afectată este sub 20% din suprafa
4.2.5.7. Disfuncţionalităţi ale lucrărilor hidrotehnice transversale
Prin cercetarea de faţă am identificat următoarele categorii de evenimente de diminuare a func
− blocarea deversorului;
− colmatarea radierului;
− instalarea vegetaţiei lemnoase pe şenalul de liberă trecere din amonte de lucrare;
− instalarea vegetaţiei lemnoase pe şenalul de liberă trecere din aval de lucrare;
− reducerea secţiunii în aval de lucrare, prin ebulmenţi de pământ, blocuri şi bolovani etc.Prioritară pentru lucrările hidrotehnice transversale fiind funcţiunea de retenţie, am considerat impor
pe lângă inventarierea disfuncţionalităţilor enumerate mai sus, să fie efectuate şi materisamentelor realizate până la data efectuării lucrărilor de teren, chiar dacă aterisarea parbarajelor nu poate fi cotată întotdeauna ca o afectare a funcţionalităţii lucrărilor (în unele cazuride o durată prea scurtă de timp scursă de la execuţie).
Blocarea deversorului
Pe durata de funcţionare a unei lucrări, datorită încărcării cu aluviuni a apelor de viitură, a reducerii vitezei de scurgere în dreptul lucrării, şi a prezenţei flotanţilor, aluviunile se pot depune chiar în suprafaţa udată a deversorului, blocând, parţial sau total, deschiderea acestuia. În consecinţă, secţiunea deversantă este diminuată, iar în momentul apariţiei unei viituri mai însemnate apa, în loc să-şi urmeze cursul proiectat, deversează în afara secţiunii dedicate, producând avarii ale corpului, zidurilor de conducere etc.; ele constau din eroziuni şi desprinderi, iar dacă lucrarea nu are radier ori dacă radierul este parţial distrus se produc afuieri în bieful aval.
Gradul de afectare al fiecărui deversor în parte s-a făcut prin aprecierea procentuocupate de aluviuni faţă de întreaga suprafaţă udată a deversorului.
Din totalul de lucrări inventariate (315), cu deversorul blocat au fost identificate 106 (34%). Pentru cea mai mare parte a deversoarelor blocate (peste 90%) este afectată
deversorului. Distribuţia lucrărilor în funcţie de procentul blocării deversorului este redat
ri cu deversorul blocat, în funcţie de proporţia din suprafaţa
The amount of transverse structures with clogged spillway, according to the proportion of the watered area affected
60 80 100
81
Numar de lucrari
iunilor rupte, pentru cele 3 zone
ror pinteni terminali au suferit desprinderi sunt în număr de 12 (14%), din parte de lucrare. Toate piesele afectate
cu mortar de ciment. ri având desprinderi ce nu depăşesc 10% din întreg
mai mult de 20% din volumul pintenului şi doar un pinten a rale ale pintenului, proporţia desprinsă fiind de 67%.
ri hidrotehnice transversale, ceea ce reprezintă 6% din numărul
ria de piatră cu mortar de ciment, sub 20% din suprafaţa pintenului.
diminuare a funcţionalităţii:
trecere din amonte de lucrare;
bolovani etc. , am considerat important ca,
fie efectuate şi măsurători ale înălţimii terisarea parţială a pragurilor şi
în unele cazuri, poate fi vorba
cut prin aprecierea procentuală a suprafeţei udate
106 (34%). afectată sub 50% din suprafaţa
deversorului este redată în figura 32.
38
Figura 33
Numărul de radiere colmatate în funcţie de intensitatea colmatării. The amount of clogged aprons according to the intensity of the event.
foarte mica15
26%
mica18
31%medie10
17%
mare8
14%
foarte mare7
12%
Foto 20 (S. Dumbravă)
Vegetaţia lemnoasă ce împiedică scurgerea firească a apelor la pragul 30BT1,7 situat pe Pr. Mesa (B.H. Crişul Repede)
Vegetation disturbing the normal water flow to the sill 30BT1.7 situated on Mesa Stream (Crişul Repede River Basin)
Colmatarea radierului
Viiturile torenţiale transportă, pe lângă aluviuni, numeroşi flotanţi (crengi, resturi de excare, odată ajunse pe radierul lucrării, se depun, blocând astfel secţiunea acestei părţi componente a disipatorului. Fenomenul este favorizat de existenţa dinţilor disipatori sau de contrabarajul aferent bazinului disipator. Sunt situaţii în care radierul este îngropat în aterisamentul lucrării din aval, sau când, datoritsecţiunea udată este blocată cu material detritic.
Lipsa intervenţiilor, în sensul degajării secţiunii radierului, poate conduce la avariiconducere, prin colmatarea unei părţi a radierului şi scurgerea concentrată a apelor pe partea cealaltcreştere a vitezei de scurgere, pe această secţiune redusă, peste viteza limită de nesuferind eroziuni concentrate la baza lor. Pe de altă parte, prin umplerea progresivăaluvionar, la apariţia unei viituri excepţionale, lama deversantă, în loc să urmeze traseul prin radier, este deviatcătre sau peste zidurile de conducere, producând avarii prin spălarea umpluturilor din spatele zidului
Intensitatea c33) a fost apreciatproporţia din suprafamaxim afectată suprafaţa radierului ocupatAvând la bază aceste elemente a fost calculată o intensitate a colmatprodusul dintre cele douapreciere, ca un al treilea element de caracterizare a acestui eveniment.
Lucrările cu radier colmatat reprezintă 47% din numărul lucrărilor cu radier (58 de lucrDintre acestea, 14 au placă disipatoare cu dinţi şi 4 sunt cu bazin disipator, ceea ce reprezint100%, din numărul total de lucrări prevăzute cu unul dintre cele două sisteme de disipare a energiei.
Instalarea necontrolată a vegetaţiei
Reprezintă un tip de perturbare funcţională ce nu are o legătură directă cu elementele constructive ale lucrărilor; datorită ei însă, prin devierea, fie în amonte fie în aval, a cursului de appericlitează integritatea lucrării (decastrări, afuieri etc.).
Cuantificarea manifestare s-a fvizuală a influenţinstalată în şenalul de liberatât în amonte cât apreciere adoptatăla 5 (0 – fără vegetaintegral secţiunea de scurgere).
Numărul lucrlemnoasă instalat(necontrolat) este de 1(51%) au vegetaţîn aval cât şi în amonte, încvegetaţie lemnoasă(16%) numai în aval.
Lucrările afectate, precum
i (crengi, resturi de exploatare, deşeuri etc.) ă ţi componente a disipatorului.
ilor disipatori sau de contrabarajul aferent bazinului disipator. Sunt şi rii din aval, sau când, datorită alunecărilor de mal,
iunii radierului, poate conduce la avarii ale zidurilor de a apelor pe partea cealaltă. Rezultă o
neeroziune, zidurile expuse parte, prin umplerea progresivă a radierului cu material
urmeze traseul prin radier, este deviată larea umpluturilor din spatele zidului şi a pintenului terminal şi având ca finalitate
ţiunilor de ziduri afectate sau decastrarea pintenului terminal.
colmatării radierului (fig. a fost apreciată pe două scări: prin
ia din suprafaţa udată în secţiunea maxim afectată şi prin proporţia din
a radierului ocupată de aluviuni. ă aceste elemente a fost
o intensitate a colmatării prin produsul dintre cele două elemente de apreciere, ca un al treilea element de caracterizare a acestui eveniment. rilor cu radier (58 de lucrări din cele 124).
i 4 sunt cu bazin disipator, ceea ce reprezintă 78%, respectiv sisteme de disipare a energiei.
cu elementele constructive ale sului de apă, pot apărea avarii care
Cuantificarea intensităţii de a făcut prin aprecierea
a influenţei pe care o are vegetaţia şenalul de liberă trecere a apei,
atât în amonte cât şi în aval. Scala de apreciere adoptată a fost cu 6 trepte, de la 0
ără vegetaţie, 5 –obturează iunea de scurgere).
rul lucrărilor cu vegetaţie instalată în mod haotic
este de 101, din care 52 (51%) au vegetaţie lemnoasă instalată atât
şi în amonte, încă 33 (33%) au ie lemnoasă numai în amonte, iar 16
(16%) numai în aval. rile afectate, precum şi
39
Figura 34 Numărul de lucrări cu vegetaţie lemnoasă instalată necontrolat, în func
afectare al lucrăriiAmount of works with undesirable vegetation, according to the impairment d
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3
16
27
32
24
33
22
31
14
Număr
de
lucrăr
i
Figura 36 Numărul lucrărilor hidrotehnice transversale cu aterisament par
lor de aterisare The amount of torrent – control structures partial siltated according to the percentage of
their siltated height
30,0-39,9%14
22%
20,0-29,9%7
11%
10,0-19,9%2
3%
<10,0%9
14%
intensitatea disfuncţionalităţii, sunt prezentate în figura 34, separat pentru bieful amonte aval.
Alături de influenţa negativă a vegetaţiei instalate pe şenalul de liberă trecere, lucrările în cauză au funcţionalitatea diminuată şi de alte evenimente, în proporţie însemnată. Astfel, 50% din lucrări au şi deversorul blocat, 83% din cele cu radier au depuneri de aluviuni pe această parte componentă, iar 24% sunt lucrări a căror secţiune în aval este îngustată.
Apariţia şi menţinerea vegetaţiei în spaţiul nedorit, al culoarului central de scurgere a apei, se datorează exclusiv lipsei operaţiunilor de întreţinere.
Reducerea secţiunii în aval
Reprezintă un neajuns funcţional datorat depunerii de material aluvionar provenit fie în urma viiturilor, fie prin scurgere sau prăbuşire de pe versanţi / maluri. Dacă nu se intervine, în sensul înlaluviunilor depuse se ajunge, la nivelul radierului, la colmatarea acestuia, iar la nivelul albiei la o crevitezei curentului, cu o accentuare a eroziunii excentrice şi cu pericolul apariţiei afuierilor.
Reducerea secţiunii albiei se poate estima prin proporţia din lăţimea radierului pe care nu mai este posibilscurgerea apelor. Au fost delimitate 10 clase în funcţie de procentul blocat din deschiderea albiei
Afectate de această disfuncţionalitate au fost identificate 58 de lucrări, din care 14 sunt traverse, 29 sunt praguri şi 15 sunt baraje, ceea ce reprezintă 19%, 17%, respectiv 21%, din fiecare categorie de lucrCu radier sunt 22 de lucrări (38%), din care 14 nu au sistem disipator, 4 au placă cubazin disipator. Din analiza distribuţiei lucrărilor în funcţie de intensitatea evenimentului comportamental a rezultat că, la peste 95% din lucrările în discuţie, reducerea de albie este sub 50%.
Realizarea parţială a aterisamentului
Aterisarea incompletă a pragurilor şi barajelor nu reprezintă, neapărat, un element cîn plan funcţional. De cele mai multe ori, nu se realizează aterisamentul proiectat fie datoritelevaţiei, fie deoarece în perioada scursă de la execuţia lucrărilor până la data evaluării lor nu au avut loc fenomene hidrologice care să genereze transport de aluviuni capabil să ateriseze complet aceste lucrări.
Dar, în contextul prezentei cercetări, sunt de luat în seamă avariile de tipul decastrărilor şi desprinderilor în zona deversată, avarii care au fost urmate fie de spălarea aterisamentului fie de imposibilitatea realizării acestuia până la cota proiectată.
Indiferent de situaţia în care se încadrează fiecare dintre lucrările cu aterisament realizat parţial (din cele două expuse mai sus), paramentul amonte este vulnerabil la acţiunea flotanţilor în cazul apariţiei unui fenomen torenţial important.
ă necontrolat, în funcţie de gradul de ării
Amount of works with undesirable vegetation, according to the impairment degree
4 5
1 1
14
10
rilor hidrotehnice transversale cu aterisament parţial în funcţie de gradul
control structures partial siltated according to the percentage of
their siltated height
80,0-89,9%8
13%
70,0-79,9%3
5%
60,0-69,9%9
14%
50,0-59,9%6
10%40,0-49,9%
58%
, separat pentru bieful amonte şi separat pentru bieful
ional datorat depunerii de material aluvionar provenit fie în urma viiturilor, fie nu se intervine, în sensul înlăturării ebulmenţilor sau
la colmatarea acestuia, iar la nivelul albiei la o creştere a iei afuierilor.
imea radierului pe care nu mai este posibilă din deschiderea albiei.
, din care 14 sunt traverse, 29 sunt 19%, 17%, respectiv 21%, din fiecare categorie de lucrări în parte.
ă cu dinţi disipatori, iar 4 au ie de intensitatea evenimentului comportamental a
rat, un element care să trădeze neajunsuri aterisamentul proiectat fie datorită supradimensionării
40
Figura 37
Corelaţia între gradul de aterisare şi proporţia desprinsă din zona deversată. Correlation between siltation proportion and the proportion broken from the spilled area
of the body
Total lucrăriy = -0,3521x + 0,4563
R² = 0,2137
lucrări având Yat≤50% Yey = -0,2773x + 0,3086
R² = 0,4578
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
prop
orti
e at
eris
amen
t
Proportia desprinsa din zona deversata
În spaţiul hidrografic Crişuri, un număr de 63 de lucrări transversale nu aveau, la data inventarierii, aterisamentul format până la cota proiectată, ceea ce reprezintă 26% din cele 242 de praguri şi baraje evaluate din punct de vedere comportamental.
Distribuţia numărului de lucrări cu aterisament format doar parţial, în funcţie de gradul de realizare al acestuia, este redată în figura 36. Vârsta lucrărilor din această categorie se prezintă astfel: 10 lucrări (6%) au mai puţin de 10 ani; 3 lucrări (5%) au între 10 şi 20 ani; 9 lucrări (14%) au între 20 şi 30 ani; 40 lucrări (63%) au între 30 şi 40 ani; o lucrare (2%) are peste 40 ani.
O dovadă în plus a legăturii dintre proporţia desprinsă din zona deversată şi gradul de aterisare al lucrării o reprezintă corelaţia semnificativă (pentru 25 de grade de libertate) între procentul desprins din
corpul lucrării şi gradul de aterisare al acesteia (fig. 37). Corelaţia este mult mai strânsă (valoarea coeficientului de corelaţie creşte de la 0,462 la 0,677) în cazul lucrărilor ce au înălţimea aterisamentului mai mică de 50% din înălţimea elevaţiei.
4.2.5.8. Clasificarea evenimentelor comportamentale în funcţie de impactul acestora asupra stării lucrărilor
Impactul diferitelor evenimente comportamentale asupra stării lucrărilor a fost studiat pornind de la diferenţa relativă între mediile indicelui de stare stabilit pentru lucrări afectate şi pentru cele care nu sunt afectate de un anumit eveniment comportamental.
În continuare, a fost analizată variaţia indicelui de stare în funcţie de intensitatea de manifestare a fiecărui eveniment comportamental în parte. Pentru fiecare avarie şi disfuncţionalitate a fost stabilită o scală a intensităţii de manifestare cu 5 trepte (foarte mică, mică, medie, mare, foarte mare), asemănătoare celei utilizate la încadrarea lucrărilor pe categorii de stare (foarte rea, rea, medie, bună, foarte bună) (Davidescu et al. 2012b).
O ierarhizare a evenimentelor comportamentale în funcţie de impactul lor asupra stării generale a lucrărilor este ilustrată în tabelul 25, unde se prezintă şi variaţia indicelui de stare (mediu) în funcţie de intensitatea fiecărei avarii sau disfuncţionalităţi în parte.
Cea mai radicală modificare a indicelui de stare se distinge în cazul lucrărilor cu desprinderi la nivelul aripilor, unde variaţia relativă a stării lucrărilor este de 39,5%; în cazul lucrărilor cu desprinderi la nivelul zonei deversate scăderea relativă a indicelui de stare este de 37,3%. Datorită acţiunii combinate a mai multor avarii, cele trei lucrări transversale al căror pinten terminal este decastrat, au o valoare a indicelui de stare mult mai scăzută decât celelalte lucrări transversale (variaţia relativă este de 27,0%).
O situaţie aparte este semnalată în cazul unor disfuncţionalităţi, şi anume la blocarea deversorului şi la instalarea necontrolată a vegetaţiei lemnoase pe şenalul de liberă trecere a apei (atât în aval cât şi în amonte de construcţia hidrotehnică), unde se înregistrează o valoare mai mare a indicelui de stare pentru lucrările afectate decât pentru cele care nu sunt afectate de evenimentele comportamentale menţionate. Într-adevăr, atât blocarea deversorului cât şi instalarea vegetaţiei pe şenalul de liberă trecere al apei (în amonte şi/sau aval) sunt fenomene care se petrec, de obicei, după colmatarea completă a sistemelor de lucrări hidrotehnice iar, de cele mai multe ori, fenomenele torenţiale, cel puţin pe sectoarele de albie amenajate, sunt mult diminuate sau chiar stinse. Prin urmare, impactul viiturilor nu mai este atât de puternic resimţit; efectele lor asupra lucrărilor hidrotehnice sunt de mai mică amploare.
Pentru evenimentele comportamentale la care există date pentru toate categoriile de intensitate s-a făcut şi o analiză a corelaţiei dintre intensitatea de manifestare a evenimentelor şi valorile indicelui de stare.
41
Figura 39
Variaţia indicelui de stare (mediu) în funcţie de intensitatea desprinderilor pe părţi componente din lucrare.
Variation of structures condition rate according to breaking of different components intensity
y = -79,1x + 78,53R² = 0,9899
y = -37,15x + 80,355R² = 0,9602
0
20
40
60
80
100
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Indi
ce d
e st
are
Proportia desprinsaDesprinderi aripi Desprinderi zona deversataDesprinderi radier Linear (Desprinderi zona deversata)Linear (Desprinderi radier)
Figura 40
Variaţia indicelui de stare mediu în funcţie de intensitatea afuierilor Variation of structures condition rate according to undermining intensity
y = 65,804x-0,078
R² = 0,9115
y = 74,434x-0,045
R² = 0,6129
50
55
60
65
70
75
80
85
90
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Indi
ce d
e st
are
Intensitatea afuieriiAfuiere corp Afuiere radier
Tabelul 25
Ierarhizarea evenimentelor comportamentale în funcţie de impactul lor asupra indicelui de stare al lucrărilor Ranking of behavioural events according to their impact over structures condition rate
Poziţie Eveniment comportamental
Indice de stare al lucrărilor …
Variaţia relativă a indicelui de stare
%
Indice de stare al lucrărilor afectate în funcţie de intensitatea evenimentului
reiese şi din tabelul anterior, avariile cu cel mai puternic impact asupra stării lucrărilor. În figura 39 este indicată dependenţa între proporţiile desprinderii pe părţi componente şi starea lucrărilor afectate de desprinderi. Chiar dacă, pe ansamblul tuturor lucrărilor, ruperea aripilor lucrării propriu – zise sugerează cel mai mare impact asupra stării lucrărilor, analiza făcută în funcţie de intensitatea avariei indică o variabilitate care nu se explică numai datorită intensităţii sporite a desprinderilor ci, probabil, datorită altor avarii asociate cu desprinderea aripilor. Coeficienţii de corelaţie stabiliţi pentru proporţia desprinderilor din zona deversată şi proporţia desprinderilor din zona radierului indică o dependenţă ridicată a stării lucrărilor faţă de intensitatea de manifestare a acestor două avarii. Pe de altă parte, compararea valorilor absolute ale coeficienţilor de regresie ne arată o sensibilitate mai mare a stării lucrărilor afectate de desprinderi din zona deversată (79,10) decât a celor afectate de ruperea radierului (37,15).
În figura 40 este redată corelaţia dintre indicele de stare al lucrărilor afuiate şi intensitatea afuierilor, separat pentru radier
42
Figura 42
Tendinţele indicelui de stare în funcţie de vegetaţia lemnoasă instalată pe şenalul de liberă trecere, în aval şi amonte de lucrare
Structure condition rate trends according to the influence degree of undesirable vegetation installed downstream and upstream the structure
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
1 2 3 4 5
Indi
ce d
e st
are
Indice de apreciere a impactului vegetaţiei asupra fucţionalităţii lucrărilor
Vegetatie amonte Vegetatie aval
Figura 43
Variaţia indicelui de stare mediu pe categorii de lucrări în funcţie de gradul lor de aterisare.
The variation of structures condition rate according to their siltation degree
y = 25,181ln(x) + 99,077R² = 0,7705
0
20
40
60
80
100
120
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Ind
ice
de s
tare
Proportie aterisament realizat
şi separat pentru corpul lucrării. În cazul afuierii radierului, coeficientul de determinaţie este semnificativ pentru o probabilitate de transgresiune de 10%, datorită asocierii acestui eveniment cu alte avarii (desprindere radier etc.), în timp ce lucrările al căror corp este afuiat prezintă o corelaţie mult mai puternică între starea lor şi intensitatea afuierii.
Pentru celelalte categorii de avarii (decastrări, fisuri şi eroziuni), rezultatele obţinute nu sunt concludente, fie datorită numărului redus de lucrări afectate (cazul decastrărilor), fie datorită lipsei de date pentru toate categoriile de intensitate a avariei (cazul eroziunilor), fie datorită unui coeficient de corelaţie foarte scăzut între intensitatea avariei şi indicele de stare al lucrărilor afectate (cazul fisurilor).
Disfuncţionalităţile, chiar dacă nu se referă direct la starea fizică a construcţiilor, apariţia şi amploarea lor de manifestare indică o diminuare a capacităţii funcţionale a lucrărilor hidrotehnice. Totuşi, aşa cum am arătat, unele disfuncţionalităţi (instalarea necontrolată a vegetaţiei pe culoarul de scurgere şi blocarea deversorului) sunt fenomene asociate uneori cu o diminuare a agresivităţii viiturilor torenţiale tocmai datorită prezenţei lucrărilor de amenajare a albiei. De aceea, avariile care intră în ecuaţia indicelui de stare sunt mult mai rare şi de amploare mult mai scăzută, starea lucrărilor apărând mai bună.
Din examinarea variaţiei indicelui de stare în funcţie de proporţia de blocare a suprafeţei udate a deversorului rezultă că, pe măsură ce intensitatea evenimentului creşte, indicele de stare înregistrează valori mai mari în cazul lucrărilor unde aria secţiunii deversante este redusă cu 60-80% (două lucrări) şi unde valoarea
acestui indicator este chiar maximă. Cu alte cuvinte, valoarea indicelui de stare (mediu) pentru lucrările cu deversorul blocat este mai mare (85,5) decât indicele de stare (mediu) al tuturor lucrărilor inventariate din spaţiul hidrografic Crişuri (83,1).
Instalarea vegetaţiei lemnoase în spaţiul de liberă trecere a apei (atât în amonte cât şi în aval) este, aparent, mai intensă la lucrările având o stare bună şi foarte bună (fig. 42). Totuşi, aşa cum este cazul şi pentru lucrările având deversorul blocat, numărul foarte mic de lucrări cu valori maxime ale indicilor disfuncţionalităţii nu ne permite formularea unei concluzii ferme cu privire la impactul intensităţii acestor disfuncţionalităţi asupra stării lucrărilor.
Chiar dacă starea lucrărilor pare a fi favorizată de blocarea deversorului şi de instalarea vegetaţiei lemnoase pe culoarul central, atât în bieful aval cât şi în cel amonte, totuşi, prin diminuarea capacităţii funcţionale este periclitată integritatea acestor lucrări, în cazul apariţiei unor viituri torenţiale excepţionale.
Pentru lucrările cu aterisament realizat doar parţial, se constată valori foarte mici (31,2) ale indicelui (mediu) de stare în cazul lucrărilor neaterisate (0-20% aterisament); pentru celelalte categorii, valorile Ys variază între 81,7 şi 87,9. Pe ansamblu regresia descrisă este de tip
43
Figura 44
Variaţia indicelui de stare mediu pe categorii de pantă a albiei Variation of structures condition rate according to riverbed slope categories
y = 44,429x + 79,239R² = 0,6588
70
75
80
85
90
95
100
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%
indi
ce d
e st
are
panta albiei
Figura 45
Variaţia indicelui de stare mediu în funcţie de lăţimea albiei Variation of structures condition rate according to riverbed width categories
logaritmic (fig. 43), evidenţiind că lucrările cu aterisament realizat în proporţie mai mică de 20% au suferit avarii foarte importante, care afectează grav starea fizică a lucrărilor.
4.2.5.9. Factori de influenţă ai stării lucrărilor hidrotehnice transversale
Prin studierea amplasamentului lucrărilor analizate am constatat influenţe semnificative, din punct de vedere statistic între indicele de stare al lucrării şi următorii factori: substratul geologic, panta albiei, lăţimea albiei şi vârsta lucrărilor.
Lucrările hidrotehnice analizate sunt amplasate pe 15 tipuri de substrat geologic, conform hărţii geologice a României, scara 1:200 000. Analiza semnificaţiei statistice ne-a arătat că se disting semnificativ, ca substrate care au influenţat (negativ) starea lucrărilor, faciesul şisturilor verzi sericito – cloritoase de pe valea Bisericii şi faciesul amfibolitelor (micaşisturi şi paragnaise) din Anteproterozoicul superior, identificate în trei din cele 9 locaţii, şi anume pr. Şipot, valea Bociu şi valea Marghiţa. Aceste substrate au generat diferenţe semnificative între mediile indicilor de stare ai lucrărilor aferente, comparativ cu indicii de stare medii aferenţi la 10 din cele 15 tipuri de substrat litologic.
Aparent, lucrările situate pe depozite sedimentare de vârstă neogenă, formate din marne nisipoase, nisipuri şi pietrişuri torenţiale, au o stare excelentă, însă toate aceste lucrări sunt amplasate pe albii a căror torenţialitate a fost stinsă odată cu împădurirea bazinului, operaţie dusă la îndeplinire cu ajutorul nemijlocit al lucrărilor de pe albie. Bazinele de recepţie ale acestor văi (ravene) sunt foarte mici (sub 100 ha) şi cu un procent foarte mare de împădurire, ceea ce a făcut ca viiturile care au avut loc, eventual, să nu aibă un impact hotărâtor asupra lucrărilor hidrotehnice. Din punct de vedere statistic, acest tip de substrat se deosebeşte semnificativ de alte 8 tipuri (din cele 15).
Lucrările hidrotehnice transversale din spaţiul hidrografic Crişuri sunt amplasate pe cursuri de apă având panta până la 37,5%. Mediile indicelui de stare pe categorii ale pantei talvegului, precum şi corelaţia pozitivă între indicele de stare mediu şi panta albiei, care este distinct semnificativă pentru 6 grade de libertate (R2=0,6588), indică un grad de avariere mai redus al lucrărilor din categorii de pantă mari şi foarte mari (fig. 44).
Fiindcă acest rezultat este, la prima aparenţă, împotriva aşteptărilor, supunem atenţiei două argumente explicative, şi anume:
− o înclinare mare a albiei pe care sunt amplasate lucrările este asociată, de cele mai multe ori, cu suprafeţe mici ale bazinului de recepţie, ceea ce, din punct de vedere hidrologic, se asociază cu debite de scurgere mici; prin urmare, chiar dacă viteza de scurgere este mai ridicată, volumul de apă scurs este mai redus, iar avariile survenite au intensităţi de manifestare mai scăzute;
− pe de altă parte, bazinele cu suprafeţe de recepţie mari prezintă,
44
Figura 48
Variaţia indicelui de stare (mediu) în funcţie de vârsta lucrărilor Variation of structures condition rate according to their age
y = -0,5452x + 94,309R² = 0,9318
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 20 40 60 80 100
indi
cele
de
star
e
varsta lucrarilor
în zona de amenajare cu lucrări hidrotehnice, deschideri mari ale albiei şi, aşa cum se observă în figura 45, acest fapt este asociat cu o stare mai rea a lucrărilor; avarierea mai pronunţată a acestor lucrări nu este datorată numai valorilor ridicate ale debitelor de scurgere ci şi tasării inegale a terenului pe care sunt construite lucrările.
Variabilitatea indicelui de stare al lucrărilor în funcţie de vârsta acestora, ilustrată prin studierea corelaţiei (fig. 48), indică o influenţă importantă a vârstei asupra indicelui de stare. Diferenţa mare pentru indicele de stare al lucrărilor având vârsta cuprinsă între 40 şi 50 de ani (100,0), comparativ cu indicele corespunzător categoriilor de vârstă învecinate se explică prin faptul că aceste lucrări sunt amplasate în totalitate pe afluenţi ai Crişului Negru, constituiţi în perimetrul de ameliorare Sălişte de Vaşcău,
unde toate cursurile de apă au bazine de recepţie mici şi foarte mici, lucrările hidrotehnice fiind construite pentru a sprijini împădurirea acestor suprafeţe.
Considerând aceste lucrări ca o categorie aparte şi excluzându-le pe acestea din analiza de faţă (pe grafic a fiind utilizată culoarea roşie pentru a marca această categorie de vârstă) s-a pus în evidenţă o corelaţie foarte strânsă între vârstă şi indice de stare (R2=0,931), regresia liniară stabilită dovedind o scădere a indicelui de stare pe măsura înaintării în vârstă a lucrărilor.
Au mai fost analizate şi influenţele următorilor factori asupra stării lucrărilor hidrotehnice, însă corelaţiile au fost nesemnificative: gradul de susţinere oferit de lucrarea din aval, materialul de construcţie, înălţimea elevaţiei lucrărilor şi lungimea radierului.
4.2.5.10. Frecvenţa cauzelor de apariţie a avariilor şi reflectarea acesteia în indicele de stare al lucrărilor
Fiind luate în considerare numai cauzele generatoare care au fost puse în evidenţă în cel puţin 5% din cazuri, au rezultat 9 categorii, a căror frecvenţă pentru fiecare avarie în parte este ilustrată în tabelul 31. Cele 9 categorii de cauze sunt:
− uzura datorată exploatării îndelungate a lucrărilor (uzura);
− producerea de viituri excepţionale, fenomene de mal etc. (viituri);
− utilizarea unor materiale de construcţie necorespunzătoare (materiale);
− aplicarea unor tehnologii de execuţie neconforme, abaterea de la prevederile normativelor şi/sau proiectelor (tehnologie);
− lipsa unei susţineri în aval a lucrării în cauză, fie datorită lipsei de prevedere a proiectantului, fie pentru că lucrarea este prima din sistem sau din baterie, fie datorită renunţării la lucrarea din aval etc. (nesusţinere aval);
− realizarea unei pante de aterisare cu valori mai mici decât valorile preconizate în cadrul proiectului (panta de aterisare);
− aplicarea de dimensiuni mai mici pentru elementele constitutive (încastrări, fundaţie, radier etc.), datorată fie subdimensionării elementului respectiv de către proiectant, fie executării parţiale a acestui element (dimensiuni);
− aterisarea parţială sau spălarea aterisamentului lucrării din aval, cu consecinţe negative asupra stabilităţii şi funcţionalităţii acestei lucrări (nerealizare aterisament);
− acţiuni umane exercitate la data sau după executarea lucrărilor (drumuri peste aripa barajelor, prin corpul lucrărilor, demolarea unor părţi din lucrare etc.), care au condus fie la avarierea directă a lucrării fie la slăbirea rezistenţei acesteia, urmată de degradarea sa (intervenţii antropice).
45
Tabelul 31
Frecvenţa de apariţie a principalelor cauze care au generat avarierea lucrărilor hidrotehnice transversale Occurrence frequencies for main reasons that led to damage transverse torrent –control structures
Număr de lucrări avariate având ca şi cauză ... 24 31 122 47 42 20 33 17 32 Indice de stare mediu (Ys) 70,3 61,8 70,1 70,2 68,1 82,9 74,7 70,9 68,1
Notă: datele din tabel se interpretează după următorul exemplu: afuieri ale lucrării propriu – zise apar la 58 de lucrări, fără ca aceasta să fie neapărat singura avarie care le afectează; dintre acestea la 4 lucrări a fost identificată uzura, la 2 avariile se datorează viiturilor, la 27 materialele de construcţie au calitate inferioară, la 6 tehnologia de execuţie este neconformă etc. Menţionăm că la unele din lucrările afuiate au fost identificate două sau mai multe cauze de apariţie a avariilor.
Pentru ilustrarea grafică, comparativă, a cauzelor generatoare de avarii am ales o
reprezentare de tip „radar”, în care pe direcţiile radiale sunt cauzele, fiecare poligon închis reprezentând o anumită avarie. În acest fel, sunt prezentate rapoartele procentuale dintre numărul de lucrări afectate de o anumită avarie la care a fost semnalată cauza analizată şi cuantumul lucrărilor afectate de acea avarie.
Modul de asociere al tipurilor de avarii ale corpului lucrărilor cu diversele cauze generatoare de avarii semnalate la inventarierea lucrărilor transversale este redat în figura 51. Se observă că decastrările sunt asociate preponderent cu nerespectarea dimensiunilor constructive şi intervenţiile antropice, iar celelalte avarii care afectează lucrările decastrate au fost cauzate de materialele de construcţie necorespunzătoare. Fisurile sunt asociate cu nerespectarea tehnologiei de execuţie şi cu punerea în operă a unor materiale de construcţie neconforme. Afuierile au o cauzalitate ridicată datorată nesusţinerii aval a lucrărilor hidrotehnice, iar avariile asociate cu afuierea sunt datorate şi materialelor de construcţie. Desprinderile şi eroziunile sunt
Figura 51
Asocierea dintre avariile corpului lucrărilor transversale şi cauzele apariţiei acestora The link between damages that affect structures body and the reasons that led to them
0
20
40
60
80
100Uzura
Viituri
Materiale
Tehnologie
Nesusţinere aval
Panta de aterisare
Dimensiuni
Nerealizare aterisament
Interventii antropice
Decastrări Afuieri FisuriDesprinderi Eroziuni
46
Foto 22 (Ş. Davidescu)
Canalul de evacuare 10KM800,0 de pe Valea Iadului (B.H. Crişul Repede), construcţie care, pe lângă rolul de regularizare a scurgerii unui pârâu torenţial, are şi o funcţie estetică, traversând staţiunea Stâna de Vale.
Drain channel 10KM800.0 from Iadului Valley (Crişul Repede River Basin) structure that beside its torrent – control function, crossing Stâna de Vale
resort has aesthetic role.
favorizate (sau provocate) de punerea în operă a unor materiale necorespunztehnologii neadecvate.
Cele menţionate sugerează, pe de o parte, că, dacă afuierile şi decastrăun număr specific de cauze (nesusţinere aval, respectiv, nerespectarea dimensiunilor lucrintervenţiile antropice), apariţia eroziunilor, a fisurilor şi a desprinderilor, este provocatcomplex de cauze, preponderente fiind, calitatea materialelor şi a execuţiei. categorii de cauze generatoare de avarii apar la majoritatea lucrărilor hidrotehnice cu avarii ale lucrării propriu – zise.
4.2.6. Comportarea canalelor de evacuare
4.2.6.1. Constatări generale
Pentru asigurarea tranzitării apelor de viitură, în special pe sub căile de transdejecţie sau din considerente estetice, au fost prevăzute canale de evacuare a scurgerii.torenţiale din teritoriul luat în studiu s-au identificat 25 de canale de evacuare.
Pe traseul de desfăşurare al celor 25 de canale, au fost delimitate şi descrise 34 de sectoare cu unitare din punctul de vedere al materialelor de construcţie şi al elementelor adâncime); un număr de construiţi pentru consolidarea treptelor sau a canalelor propriu - zise.
Lungimea totală a canalelor inventariate 2050,9 m. Materialele de construcexecuţie nu au avut o paletlucrărilor hidrotehnice transversale. Cel mai utilizat material de construcţie este zidmortar de ciment; aceasta a fostradierelor de canal pe 33 de sectoare (97%), la execuţia zidurilor de conducere pe 31 de sectoare (91%) şi la execuţia a 24 materiale de construcţie utilizate sunt betonulcazul radierului şi al celor trei pinteni10KBM15,0 situat pe Ravena Km 23+600, afluent al Pârâului Şipot (B.H. Cri(plăci filtrante din betonai canalului 10KM800 de pe Valea Iadului.
Din cele 34 de sectoare, un numnu au nici o avarie la nivelul radierului, iar pentru 20 dintre ele (59%) nu au fost identificate avarii ale zidurilor de sprijin. Cât priveaceştia (84%) sunt într-o stare excelentavariaţi. Avariile semnalate au constadesprinderi şi eroziuni ale radierului, fisuri, desprinderi şi eroziuni ale zidurilor de conducerenivelul pintenilor s-au semnalat şi eroziuni.
4.2.6.2. Avarii ale radierului canalelor de evacuare
Pentru cele 34 de sectoare delimitate, avariile care au afectat radierele de canal constau dinsectoare, ceea ce reprezintă 29%) şi eroziuni (pentru 8 sectoare, reprezentând 24%).
a unor materiale necorespunzătoare utilizând
decastrările sunt provocate de nerespectarea dimensiunilor lucrărilor şi i a desprinderilor, este provocată de un
De altfel, aceste ultime rilor hidrotehnice cu avarii ale
port, în zona conurilor de zute canale de evacuare a scurgerii. Pe cele 53 de formaţiuni
i descrise 34 de sectoare cu caracteristici din punctul de vedere al materialelor de
elementelor hidraulice (în special ăr de 37 de pinteni au fost
pentru consolidarea treptelor sau a
a canalelor inventariate este de 2050,9 m. Materialele de construcţie utilizate la
ie nu au avut o paletă atât de largă ca în cazul rilor hidrotehnice transversale. Cel mai utilizat
ţie este zidăria de piatră cu ; aceasta a fost folosită la execuţia
radierelor de canal pe 33 de sectoare (97%), la ia zidurilor de conducere pe 31 de sectoare
ia a 24 de pinteni (65%). Alte ţie utilizate sunt betonul, în celor trei pinteni ai canalului
10KBM15,0 situat pe Ravena Km 23+600, afluent ipot (B.H. Crişul Alb), şi prefabricatele
ci filtrante din beton) în cazul celor 10 pinteni ai canalului 10KM800 de pe Valea Iadului.
Din cele 34 de sectoare, un număr de 18 (53%) nu au nici o avarie la nivelul radierului, iar pentru 20 dintre ele (59%) nu au fost identificate avarii ale zidurilor de sprijin. Cât priveşte pintenii, 31 dintre
o stare excelentă, fără a fi i. Avariile semnalate au constat din
i eroziuni ale radierului, fisuri, i eroziuni ale zidurilor de conducere; la
au semnalat afuieri, desprinderi
constau din desprinderi (10
47
Desprinderi
Au fost semnalate desprinderi din radier la 8 canale, în 10 sectoare de canal, cu o lungime totală de 527,2 m, ceea ce reprezintă: 32% din numărul de canale, 29% din numărul de sectoare şi 26% în ceea ce priveşte lungimea afectată.
Intensitatea desprinderilor este neuniform distribuită, fiind semnalate câte 4 sectoare cu desprinderi sub 20% şi peste 80%, şi câte unul cu desprinderi ale radierului ce afectează între 20 şi 40% din suprafaţă şi între 60 şi 80%.
Lipsa întreţinerii lucrărilor, execuţia acestora cu materiale necorespunzătoare şi nerespectarea tehnologiei de punere în operă constituie cauzele principale ale apariţiei şi dezvoltării avariei analizate. La toate acestea se adaugă, ca şi cauză secundară, viiturile excepţionale şi uzura materialelor.
Indicele (mediu) de stare al canalelor cu desprinderi în zona radierului este 45,1. Starea celor 10 canale este bună pentru două dintre ele, mediocră pentru alte două, un canal are o stare rea şi alte 3 canale au o stare foarte rea.
Eroziuni
Eroziunile au afectat 7 canale (28%), pe 8 sectoare (24%), cu o lungime totală afectată de 1374,0 m (67% din lungimea totală a canalelor inventariate în spaţiul hidrografic studiat). Din cele 7 canale identificate cu radierul erodat, unul este pe Valea Iadului – obârşie, unul este pe Valea Bociu, două sunt pe Valea Bisericii şi 3 pe Valea Răchiţii, toate fiind situate în B.H. Crişul Repede.
Aprecierea gradului de afectare s-a făcut similar radierelor lucrărilor hidrotehnice transversale prin măsurarea adâncimii maxime a eroziunilor şi prin estimarea procentului din suprafaţa radierului afectată, date pe baza cărora s-a stabilit intensitatea eroziunii, conform tabelului 32.
Tabelul 32
Canale de evacuare având radierul erodat, în funcţie de adâncimea eroziunii, proporţia din radier afectată şi intensitatea eroziunii
Drain channels with abrasion of the apron, according to abrasion depth, proportion of the apron affected and the intensity of the event
Adâncime Proporţie Intensitate
Categorie Nr.
sectoare % Categorie
Nr. sectoare
% Categorie Nr.
sectoare %
≤10cm 3 38% ≤20,0% 4 50% foarte slabă 5 63% 11-20cm 2 25% 20,1-40,0% - - slabă - - 21-30cm 3 37% 40,1-60,0% 1 13% medie 1 12% 31-40cm - - 60,0-80,0% 2 25% mare 1 12% >40cm - - >80% 1 12% foarte mare 1 13%
Motivele pentru care au apărut şi s-au dezvoltat eroziunile sunt uzura materialelor şi lipsa lucrărilor de
întreţinere; la acestea se pot adăuga şi executarea lucrărilor cu materiale necorespunzătoare, precum şi utilizarea de tehnologii neadecvate.
Încadrarea lucrărilor pe clase, în funcţie de starea lor, indică o repartizare foarte echilibrată a canalelor pe categorii, câte două canale având stare foarte bună şi rea, în restul categoriilor fiind încadrate celelalte trei, câte unul în fiecare categorie. Indicele de stare (mediu) este 60,0.
4.2.6.3. Avarii la zidurile de conducere ale canalelor de evacuare
Zidurile de conducere ale canalelor de evacuare inventariate au o lungime totală de 4101,8 m. Evaluarea s-a făcut la nivel de sector de canal, pentru fiecare zid în parte (dreapta/stânga), rezultând un număr de 68 de ziduri pentru analiză. Aşa cum s-a menţionat mai sus, la 20 de sectoare din cele 34 nu au fost depistate afecţiuni ale zidurilor de conducere. În cele 14 sectoare cu avarii au fost inventariate 18 ziduri afectate. Prin urmare, 74% din numărul zidurilor de conducere nu au avarii, pentru restul fiind semnalate fisuri, desprinderi şi eroziuni.
Fisuri
Zidurile cu fisuri au fost semnalate la două canale de evacuare, unul din ele (1KM800 de pe Valea Iadului) având un număr de 15 fisuri orizontale ale zidului stâng, cu o lungime totală de 240 m, şi o fisură verticală a zidului drept. Zidul stâng a fost executat din zidărie de piatră la bază şi în partea superioară din plăci prefabricate
48
ce protejează taluzul de deasupra zidului, iar fisurile sunt localizate în zonele unde legătura dintre zidărie şi prefabricate nu s-a realizat în totalitate. Fisura verticală este datorată tasării inegale a terenului de fundare într-o curbă a canalului, avaria producându-se în imediata vecinătate a unui rost de dilatare.
Cel de-al doilea canal cu fisuri ale zidului de conducere este situat pe Pr. Blidaru (10KM82,0), afluent al Văii Răchiţii (B.H. Crişul Repede), fiind vorba de o fisură verticală a zidului de conducere dreapta.
Desprinderi
Afectează 19% din numărul total al zidurilor de conducere (13 ziduri din 68). Au fost semnalate la 10 sectoare aparţinând unui număr de 6 canale, din care unul pe Pârâul Şipot (B.H. Crişul Alb), câte două pe Valea Bisericii şi Valea Răchiţii şi unul pe Valea Bociu (B.H. Crişul Repede).
Evaluarea desprinderilor s-a făcut prin aprecierea procentuală a porţiunilor din zid rupte, scara de apreciere fiind stabilită din 20 în 20 puncte procentuale. Un număr de 7 ziduri (54%) au o porţiune dislocată mai mică de 20% din zid, 1 zid (8%) are între 20 şi 40% desprinderi, 3 şi, respectiv 2 ziduri, reprezentând 23% şi 15%, au desprinderi extinse între 40 şi 60%, respectiv 60-80%.
Indicele de stare (mediu) este 46,6, starea generală a lucrărilor fiind mediocră pentru două canale din 6 (33%), rea pentru un canal (17%), două canale (33%) sunt într-un stadiu avansat de degradare (având starea foarte rea), iar un canal (17%) se prezintă în stare foarte bună. Cât priveşte obiectivele propuse, 4 canale (67%) şi le-au îndeplinit în totalitate, iar celelalte două numai parţial.
Eroziuni
Sunt afectate de eroziuni 6 ziduri (9% din numărul total al zidurilor de conducere), din 3 sectoare distincte, aparţinând la 3 canale şi anume: 10KM15,0 de pe Ravena Km23+600 de pe Pr. Şipot (B.H. Crişul Alb), 10KM153,0 de pe Pr. Toderichii (Valea Bociu) şi 10KM226 de pe Pr. Lungşor (Valea Bisericii), ultimele două din B.H. Crişul Repede. Numărul de unităţi fiind prea mic, nu am recurs la prezentarea şi analiza celorlalte elemente ale acestor ziduri de conducere.
4.2.6.4. Avarii la pintenii canalelor de evacuare
Spre deosebire de lucrărilor hidrotehnice transversale, canalele pot avea, pe parcursul desfăşurării lor, unul sau mai mulţi pinteni cu rol de stabilizare şi de consolidare a canalului propriu – zis. Dacă lungimea canalului este mică, iar canalul se racordează în aval la un podeţ, atunci prezenţa pintenului nu mai este necesară întotdeauna, rolul de consolidare în plan preluându-l culeea şi fundaţia podeţului.
În cazul studiat, canalele identificate au 37 de pinteni, numărul lor variind de la 0 la 15 pentru fiecare canal în parte, din care 31 nu prezintă nici o avarie. Avariile identificate sunt următoarele:
− afuieri 4 pinteni 10%;
− desprinderi 2 pinteni 6%;
− eroziuni 4 pinteni 10%. Adâncimea pe care apar afuierile este de 50 cm la 2 pinteni, de 1,0 m la un pinten şi de 1,5 m la ultimul
pinten. Proporţia din deschiderea canalului care a fost afuiată, în toate cele 4 cazuri, este 100%. În consecinţă, intensitatea afuierilor este medie pentru un pinten, mare pentru un pinten şi foarte mare pentru 2 pinteni.
Canalele afectate prin ruperea pintenilor sunt cele amplasate pe Ravena I de pe Pr. Lungşor, unde este desprinsă în totalitate aripa dreaptă a pintenului, şi cel de pe Pr. Mesa, unde evenimentul afectează 50% din zona centrală a pintenului afuiat.
Eroziunile la pinteni au adâncimea de 5 cm în două cazuri, 10 cm într-un caz şi 30 cm în alt caz. Proporţia de pinten afectată de eroziuni este de 60%, respectiv 80% pentru câte un pinten, în timp ce doi pinteni sunt erodaţi în totalitate.
Canalele având pinteni avariaţi au 7 sectoare; din acestea 4 sectoare au desprinderi ale radierelor şi 3 sectoare prezintă eroziuni ale radierelor. Din cele 14 ziduri ale sectoarelor de canal, 8 (57%) au desprinderi, iar două ziduri (14%) au eroziuni. Trei sectoare de canal (43%) au radierul colmatat în proporţie neînsemnată.
Datorită asocierii tuturor acestor evenimente, starea canalelor cu pinteni avariaţi este foarte rea în două situaţii, este satisfăcătoare pentru un canal şi bună pentru alt canal. Aceste canale şi-au îndeplinit în totalitate funcţiile în două cazuri, celelalte două canale îndeplinindu-şi parţial funcţiile.
49
Figura 54 Numărul de sectoare de canal colmatate, în funcţie de propor
afectată şi procentul din radier colmatat.The amount of clogged channel sections, according to the proportion of their watered
section affected percentage of the apron silted
8
2 2
4
0
2
4
6
8
10
12
14
≤20,0% 20,1-40,0% 40,1-60,0%
Num
ar d
e se
ctoa
re
Proportia afectata
% suprafata udata % suprafata radierului
4.2.6.5. Disfuncţionalităţi ale canalelor de evacuare
Între cele două disfuncţionalităţi menţionate în fişele de descriere a lucrărilor, reducerea seca fost semnalată la nici un canal de evacuare inventariat, în timp ce colmatarea radierului a fost consemnatsectoare, reprezentând 41% din totalul acestora; sectoarele au fost delimitate pe 11 canale (44%) cu o lungime totală de 1517,0 m (74% din lungimea totală a canalelor inventariate).
Colmatarea canalelor
Ca efect al scurgerii cu o viteză mică a apelor în afara perioadelor cu viituri, precum secţiunii cu diverse materiale plutitoare, unele sectoare ale canalelor s-au colmatat în proporîntreţinerilor (necurăţarea secţiunii canalului) poate conduce la incapacitatea canalului de a prelua întregul debit, în cazul producerii unei viituri însemnate, şi la avarierea obiectivelor ce ar trebui sărespectivă.
Aprecierea intensităţii s-a făcut similar cu colmatarea radierelor lucrărilor hidrotehnice transversale, şi anume prin aprecierea proporţiei din secţiunea udată obturată şi a proporţiei din suprafaţa de radier afectată. Pe baza acestor două elemente măsurabile, s-a determinat intensitatea colmatării, în funcţie de produsul celor două elemente.
Situaţia sectoarelor de canal în funcţie de elementele măsurabile ale disfuncţionalităţii sunt ilustrate în figura 54, de unde se poate observa că proporţia din suprafaţa udată blocată şi proporţia din suprafaţa radierului afectată sunt oarecum invers proporţionale. Acest mod de variaţie a condus la situaţia următoare în ceea ce priveşte intensitatea colmatării: 6 sectoare au o intensitate foarte mico intensitate mică, iar restul de 4 o intensitate foarte mare.
4.2.6.6. Cauze ale apariţiei evenimentelor comportamentale ce afectează canalele de evacuare
Numărul redus de canale asupra cărora au survenit evenimente comportamentale se reflectvariabilitate foarte scăzută a cauzelor ce au condus la apariţia şi dezvoltarea avariilor şi disfunc
Avariile care afectează componentele canalelor de evacuare analizate din spaţiul hidrografic Crigenerate în proporţie de 97% de punerea în operă a unor materiale necorespunzătoare, iar colmatarea canalelor se datorează, în 99% din cazuri, lipsei operaţiilor de întreţinere (degajarea de aluviuni scurgere după viituri).
4.3. Monitorizarea stării lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale, preponderent forestiere, din spaţiul hidrografic Cri
4.3.1. Un nou sistem de monitorizare al stării lucrărilor În limitele hidrografice ale Crişurilor au fost executate, până în prezent, circa 1400 lucr
amenajare a bazinelor torenţiale, un sistem de monitorizare al acestora reprezentând o necesitate, în special pentru acele lucrări a căror avariere sau scoatere din funcţie periclitează obiective social imediata vecinătate şi pentru cele aflate în arii naturale protejate, pentru care se impun mPentru această ultimă categorie, eventuala reabilitare a lucrărilor în caz de avariere este dificilfaptului că în ariile protejate punerea în operă a betoanelor sau a altor materiale de construcinterzisă; prin urmare reabilitarea trebuie să se bazeze pe tehnologii cât mai apropiate de naturbiotehnice), ale căror efecte se resimt într-o perioadă mult mai lungă de timp.
ţie de proporţia din suprafaţa udată
i procentul din radier colmatat. sections, according to the proportion of their watered
rcentage of the apron silted
2
3 7
% 60,1-80,0% >80,0%
Proportia afectata
% suprafata radierului
rilor, reducerea secţiunii în aval nu iat, în timp ce colmatarea radierului a fost consemnată la 14
delimitate pe 11 canale (44%) cu o lungime
a apelor în afara perioadelor cu viituri, precum şi datorită obturării au colmatat în proporţii însemnate. Lipsa
poate conduce la incapacitatea canalului de a prelua întregul debit, ce ar trebui să fie protejate de lucrarea
rii: 6 sectoare au o intensitate foarte mică, 4
canalele de evacuare
rora au survenit evenimente comportamentale se reflectă într-o i dezvoltarea avariilor şi disfuncţionalităţilor.
componentele canalelor de evacuare analizate din spaţiul hidrografic Crişuri sunt toare, iar colmatarea canalelor se
(degajarea de aluviuni şi flotanţi a secţiunii de
zate în amenajarea bazinelor iul hidrografic Crişuri
în prezent, circa 1400 lucrări hidrotehnice de iale, un sistem de monitorizare al acestora reprezentând o necesitate, în special
obiective social – economice din pentru care se impun măsuri de conservare. în caz de avariere este dificilă prin prisma
altor materiale de construcţie este, în general, pe tehnologii cât mai apropiate de natură (biologice şi/sau
50
Viitoarea monitorizare ar trebui bazată pe analiza statistică a evenimentelor comportamentale (2010b) şi ar trebui făcută din perspectiva semnificaţiilor oferite de indicele de stare. În perioada de elaborare a tezei, pe baza evaluării lucrărilor hidrotehnice la nivelul întregii ţări, din cuprinsul proiectului de cercetare „Comportarea în exploatare a lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice toren
(Davidescu et. al., 2009 a, b, 2010, 2011a, b, c), a fost proiectat un astfel de sistem de monitorizare. Exemplificarea şi testarea principiilor acestui sistem s-au făcut pentru o zonă pilot din judehidrografic Valea Bremenea) şi el poate fi foarte uşor adaptat pentru cele 53 de bazine hidrografice analizate în prezenta lucrare deoarece structura datelor culese este identică (Davidescu et. al., 2012b
Sistemul propus se bazează pe inventarierea tuturor lucrărilor şi pe actualizarea permanentinventar, pe măsură ce se construiesc noi lucrări. Baza de date trebuie să aibă o structurconţinând atât elemente comportamentale de identitate şi identificare a lucrărilor cât şgeografică (longitudine, latitudine) a fiecărei lucrări în parte.
Periodic, în funcţie de importanţa lucrărilor, precum şi după orice eveniment cu caracter torenmare intensitate, topirea bruscă a unor strate groase de zăpadă etc.), lucrările monitorizate vor fi evaluate din punct de vedere comportamental de persoane desemnate de administratorul construcefectuate observaţii şi măsurători referitoare la avariile ce constituie elemente definitorii pentru starea generallucrărilor (avarii care intră în ecuaţia indicelui de stare al lucrărilor). Datele consemnate în fiîntr-un fişier electronic, componentă a unui modul GIS de gestionare a informaţiilor, actualizând baza de date existentă în timp real.
Sistemul informatic rezultat se compune din tabele interconectate, unele cu referingeografică a construcţiilor, codul unic al fiecărei lucrări în parte şi limitele bazinelor hidrografice amenajate)altele fără referinţă spaţială, care stochează informaţiile descriptive ale lucrărilor (inclusiv evenimentele comportamentale consemnate, intensitatea de manifestare a acestora şi cauzele apariţbaza datelor descriptive, sistemul stabileşte indicele de stare (YS) aferent fiecărei lucrăprin abordarea sa matematică, se poate determina automat din datele preliminare introduse de operator în modulul de gestionare a informaţiilor din cadrul aplicaţiei GIS. Baza de date oferă operatori matematici pentru identificarea fiecărei înregistrări (lucrare hidrotehnică) din cadrul unui tabel censpecifice colectate din teren pentru identificarea valorii finale a parametrului.
Figura 55 Un exemplu de raport grafic posibil, realizat prin intermediul sistemului informatic de monitorizare a lucr
A report sample, realized using the proposed monitoring system
a evenimentelor comportamentale (Clinciu et al.,
iilor oferite de indicele de stare. În perioada de elaborare a din cuprinsul proiectului de cercetare
rilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale” ), a fost proiectat un astfel de sistem de monitorizare.
in judeţul Mehedinţi (bazinul e bazine hidrografice analizate în
al., 2012b). actualizarea permanentă a acestui
ă o structură geospaţială, ea rilor cât şi elemente de poziţionare
orice eveniment cu caracter torenţial (ploi de rile monitorizate vor fi evaluate din
ental de persoane desemnate de administratorul construcţiilor respective, fiind tori referitoare la avariile ce constituie elemente definitorii pentru starea generală a
. Datele consemnate în fişe tip sunt introduse ţiilor, actualizând baza de date
Sistemul informatic rezultat se compune din tabele interconectate, unele cu referinţă spaţială (poziţia i limitele bazinelor hidrografice amenajate), iar
ărilor (inclusiv evenimentele i cauzele apariţiei şi dezvoltării lor). Pe
rei lucrări în parte. Parametrul Ys, t din datele preliminare introduse de operator în
ă operatori matematici şi logici ) din cadrul unui tabel centralizator al informaţiilor
realizat prin intermediul sistemului informatic de monitorizare a lucrărilor propus
51
Figura 56. Schema de calcul pentru încadrarea bazinelor hidrografice pe urgen
reparaţii ale lucrărilor hidrotehnice (Davidescu et al., 2012bDiagram for establish the repair order of torrent –
watersheds
Prin urmare, produsul final al conversiei datelor preluate din teren constă din atribuirea fiecgrafice cu referinţă spaţială (lucrare hidrotehnică) unei clase având un simbol caracteristic predefinit, transpunând valoarea matematică într-un simbol cartografic. Limitele claselor de stare ale lucrsimbolului cartografic sunt:
− stare foarte rea Ys ≤ 20
− stare rea 20 < Ys ≤ 40
− stare medie 40 < Ys ≤ 60
− stare bună 60 < Ys ≤ 80
− stare foarte bună Ys > 80 Informaţiile stocate sunt redate cu ajutorul unei aplicaţii de tip webmapping ce permite suprapu
de date pe servicii cartografice de tip WMS oferite gratuit (Google, Bing, Open Street Map etc.) sau orice material cartografic georeferenţiat avut la dispoziţie de beneficiar (planuri cadastrale, planuri de bazAceastă aplicaţie permite vizualizarea categoriilor de lucrări sau a stării lucrărilor hidrotehnice spaţială în bazinele hidrografice (fig. 55), fiind, aşa cum se va vedea în continuareurmărire a stării lucrărilor.
Pornind de la sistemul de ierarhizare a lucrărilor, în funcţie de starea acestora şi răpoate stabili pentru fiecare bazin hidrografic (inclusiv afluenţii acestuia) o valoare medie a indicelui de stare, care oferă o imagine obiectivă asupra gradului de avariere al lucrărilor ce aparţin unei anumite colectivit
Valorile medii pe bazine hidrografice, iar în cadrul acestora valorile medii ale indicelui de stare pe afluenţi şi pe firul principal, luate separat, pot fi încadrate în categorii şi pot fi stabilite urgenţele de intervenţie cu reparaţii. O schemă de calcul a indicelui de stare mediu pe formaţiune torenţială, alături de un exemplu de încadrare a formaţiunilor torenţiale în funcţie de starea lucrărilor, sunt prezentate în figura 56.
Sistemul informatic de monitorizare prezentat asigură singularitatea datelor prin sistemul de codificare independent (având la bază sistemul cadastral al Apelor Române), făcându-l foarte uşor de aplicat în cazul culegerii datelor de mai multe echipe. Datpe orice suport cartografic, iar informaţiile ce constituie baza de date pot fi permanent actualizate, iar eventualele modificări pot fi surprinse în timp real de orice persoană autorizată. Aplicaţia ruleazăoperare avut la dispoziţie de utilizator şi indiferent de browserul şi materialul cartografic (imagini aeriene, satelitare, hărţi, planuri etc.) disponibile, iar datorită meniurilor facile şi a complexitadresează unui spectru foarte larg de utilizatori, reuşind să realizeze rapoarte mai mult sau mai puîn funcţie de solicitări.
4.3.2. Starea lucrărilor construite pe albii din bazinele hidrografice ameliorare studiate
4.3.2.1. Constatări generale
Cumularea tuturor efectelor avariilor într-un parametru unic ce devine un indicator al fiecreprezintă un element indispensabil comparării răspunsului dat de lucrări şi sisteme de lucrde mediu sau antropici pe durata lor de exploatare.
Calculul indicelui de stare permite încadrarea pe categorii de stare a lucrărilorhidrografic din punctul de vedere al comportării lucrărilor hidrotehnice.
Schema de calcul pentru încadrarea bazinelor hidrografice pe urgenţa de intervenţie cu Davidescu et al., 2012b)
– control structures on improved
atribuirea fiecărei primitive ) unei clase având un simbol caracteristic predefinit,
un simbol cartografic. Limitele claselor de stare ale lucrărilor şi culoarea
roşu;
portocaliu;
galben;
verde;
albastru. ii de tip webmapping ce permite suprapunerea bazei
de date pe servicii cartografice de tip WMS oferite gratuit (Google, Bing, Open Street Map etc.) sau orice ie de beneficiar (planuri cadastrale, planuri de bază, hărţi etc.).
rilor hidrotehnice şi distribuţia lor continuare, o modalitate practică de
şi răspândirea lor spaţială, se ii acestuia) o valoare medie a indicelui de stare,
in unei anumite colectivităţi.
or de aplicat în cazul culegerii datelor de mai multe echipe. Datele pot fi suprapuse iile ce constituie baza de date pot fi permanent actualizate, iar eventualele
ia rulează indiferent de sistemul de i materialul cartografic (imagini aeriene,
i a complexităţii datelor sistemul se realizeze rapoarte mai mult sau mai puţin amănunţite,
bazinele hidrografice şi perimetrele de
un parametru unic ce devine un indicator al fiecărei lucrări, i sisteme de lucrări acţiunii factorilor
ărilor şi analiza fiecărui bazin
52
Figura 57
Proporţia lucrărilor pe categorii de stare şi valorile medii ale indicelui de stare al lucrărilor hidrotehnice pe bazine hidrografice şi perimetre de ameliorare studiate
Distribution of torrent - control structures on condition categories and the average condition rate established for each torrential watershed or improvement perimeter.
60,9
94,6
92,3 94,2
82,179,2
68,9
85,781,6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Sipot Cris Negru ob
Craiasa Alesdului Bociu Iadului Bisericii Rachita Marghita
Indi
ce d
e st
are
Pro
port
ia lu
crar
ilor
pe c
ateg
orii
de
star
e
stare foarte rea 1 stare rea 2 stare medie 3
stare buna 4 stare foarte buna 5 Indice de stare
Distribuţia numărului de lucrări pe categorii de stare, în funcţie de valorile indicelui de stare individual şi valoarea medie a acestui parametru, pentru fiecare bazin hidrografic sau perimetru de ameliorare analizat, sunt ilustrate în figura 57 şi oferă o imagine generală asupra stării lucrărilor hidrotehnice, oferind suficiente informaţii pentru a compara bazinele între ele din acest punct de vedere. Cea mai mare pondere a lucrărilor aflate într-o stare foarte rea o are pârâul Şipot, un bazin cu un procent de acoperire cu pădure scăzut, în limitele căruia sunt construite şi cele mai vechi lucrări de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale. La polul opus se află perimetrele de ameliorare de la obârşia Crişului Negru, bazinul Valea Crăiasa şi bazinul Valea Aleşdului. Dacă pentru primele două entităţi, o importantă pondere o au lucrările construite în ultimul deceniu, în cazul văii Aleşdului valoarea foarte ridicată a indicelui de stare mediu şi ponderea ridicată a lucrărilor cu o stare foarte bună sunt datorate suprafeţei mici a bazinului de recepţie şi faptului că aceasta este în întregime acoperită de pădure.
4.3.2.2. Starea lucrărilor din bazinul hidrografic Pârâul Şipot
Cele mai vechi construcţii de amenajare a albiilor torenţiale au fost executate sub administraţia austroungară, în anul 1910, pentru protejarea căii ferate forestiere ce asigura accesibilitatea în bazinul acestui pârâu, afluent al Crişului Alb. Lucrările sunt din zidărie uscată şi se află pe cursurile de apă pr. Tămaşului, Ravena Km 22 şi Ravena Km 20.
Următoarele două etape de amenajare (1974 şi 1978) au coincis cu modernizarea drumului naţional Brad – Abrud şi au avut ca scop protejarea acestui obiectiv. Au fost amenajate cu lucrări de corectare a torenţilor albiile celorlalţi afluenţi, precum şi treimea mijlocie a firului principal. Lucrările executate în bazinele de recepţie ale ravenelor din amonte au fost complet distruse, fiind refăcute în anul 2000, odată cu remodernizarea drumului naţional.
Începerea execuţiei la Acumularea Mihăileni de pe Crişul Alb (la finele deceniului 9 al secolului trecut) a impus proiectarea de lucrări care să realizeze capacităţi de retenţie, în acest plan de amenajare fiind inclus şi pârâul Şipot. Pe baza proiectelor întocmite de către ICAS (***, 1977; ***, 1987b), au fost executate baterii de lucrări în treimea inferioară a firului principal şi s-au realizat reparaţii la lucrările existente la acea dată.
53
Pe afluenţi, sistemul de amplasare al lucrărilor este cel al apărării imediate a obiectivului din aval, cu executarea lucrărilor din aval spre amonte. Pe firul principal sunt amplasate baterii de lucrări aşezate mai mult sau mai puţin în noduri hidrotehnice. Bateriile sunt constituite din 1-3 traverse şi 1-3 praguri sau baraje amplasate susţinut în cadrul bateriei, între baterii nefiind susţinere reciprocă.
Modul cum s-au comportat lucrările hidrotehnice din cuprinsul bazinului pr. Şipot variază, pe de o parte datorită vârstei diferite a acestora, iar pe de altă parte datorită poziţiei fiecărei lucrări în sistemul hidrotehnic conceput. Aşa se explică de ce, în partea superioară a bazinului, lucrările utilizate la amenajarea albiilor sunt astăzi în stare foarte bună, fiind vorba de lucrări din gabioane executate în anul 2000, pentru refacerea sistemului de protecţie al drumului naţional în regiunea respectivă.
În schimb, canalul de evacuare de pe Ravena km 23+600 se plasează la polul opus: are indicele de stare cu valoare nulă, fiind canalul de evacuare cu cea mai severă avariere la scara întregii ţări. Având rolul de a asigura subtraversarea drumului naţional de două ori în preajma unei serpentine, acest canal a devenit vulnerabil şi datorită solicitărilor dinamice specifice drumurilor cu trafic foarte greu şi intens, categorie din care face parte şi drumul naţional Brad – Abrud.
Lucrările de pe cei trei afluenţi ai pârâului Şipot, realizate în urmă cu peste 100 de ani, sunt într-o stare relativ bună, cu o singură excepţie: pragul 10ZU1,0 de pe pârâul Tămaşului, la care aripa stângă şi zona deversată au fost demolate pentru a se deschide o cale de acces către imobilele din amonte.
Pe firul principal al pr. Şipot, lucrările aflate în stare bună alternează cu cele încadrate în categorii inferioare; comportamentul lor diferit poate fi explicat prin sprijinul lucrării din aval de care unele lucrări beneficiază iar altele nu.
În sfârşit, datele arată că starea lucrărilor (cuantificată prin intermediul indicelui de stare) aflate imediat în aval de o confluenţă este inferioară stării celorlalte lucrări.
4.3.2.3. Starea lucrărilor din perimetrele de ameliorare Băiţa – Poiana şi Sălişte de Vaşcău
Perimetrele de ameliorare reunite sub denumirea de „Crişul Negru – obârşie” au cea mai ridicată proporţie de lucrări aflate în stare foarte bună, aceasta datorându-se în primul rând ravenelor care au constituit perimetrul Sălişte de Vaşcău (amenajate în anul 1970, pentru protecţia intravilanului localităţii cu acelaşi nume), unde lucrările hidrotehnice nu au suferit avarii importante, dar şi faptului că, în cadrul perimetrului Băiţa –Poiana, lucrările au fost execute în anul 2006, cu puţin timp înaintea evaluării lor din punct de vedere comportamental (2009).
Datorită intenselor activităţi miniere din acest ultim perimetru şi pentru a stabiliza haldele de steril rezultate pe această cale, în vederea împăduririi, a fost necesară conceperea şi punerea în operă a unui sistem hidrotehnic care să asigure şi protecţia drumului forestier axial care se desfăşoară de-a lungul Crişului Negru.
Afluenţii Crişului Negru din ambele perimetre de ameliorare sunt amenajate, conform proiectelor tehnice (***, 1969; ***, 2004b), cu un canal şi una până la cinci lucrări transversale (în general praguri), din care prima cu rol de retenţie şi priză pentru canal, iar celelalte cu rol de retenţie a aluviunilor şi de consolidare a malurilor. Pe firul principal au fost amplasate baterii de lucrări, constituite din 1-2 traverse în aval urmate de 1-2 praguri sau baraje, pentru asigurarea retenţiei de aluviuni rezultate în urma spălării materialului steril din haldele propuse spre împădurire.
Chiar dacă sunt lucrări hidrotehnice construite în ultimul deceniu şi sunt preponderent lucrări aflate într-o stare foarte bună, totuşi, în cazul perimetrului de ameliorare constituit la obârşia râului Crişul Negru, este de remarcat că lucrarea situată la capătul amonte al sistemului hidrotehnic de pe firul principal (prima care preia impactul viiturilor şi la care gravitează din amonte o suprafaţă de recepţie însemnată) prezintă, la ora actuală, un indice de stare inferior indicelui celorlalte lucrări din sistem. Într-un stadiu de degradare avansat se află şi cele două lucrări de amenajare a pârâului Marginea cărora le-a fost atribuit rolul de a sprijini lateral un depozit de material steril foarte instabil, care a împins spre radier zidurile de conducere ale barajului de priză şi ale canalului de evacuare.
54
Figura 60 Bazinul hidrografic Valea Crăiasa cu amplasarea lucrărilor hidrotehnice şi indicarea categoriei de stare pentru fiecare lucrare
Crăiasa Valley Watershed with torrent – control structures location highlighting their condition category
4.3.2.4. Starea lucrărilor din bazinul hidrografic Valea Crăiasa
Dintre toate bazinele supuse analizei, Valea Crăiasa este bazinul unde s-au derulatamenajarea albiei (6), desfăşurate de-a lungul a 27 de ani (1981-2008). Este singurul bazin din cele studiate firul principal este amenajat aproape integral.
Ca şi în cazul perimetrului Băiţa – Poiana, există halde de steril rezultate în urma activitacestea reprezentând o foarte importantă sursă de aluviuni. Pe malurile firului principalaflă intravilanul satului Juleşti care, nu o dată, a resimţit gravele efecte ale viiturilor şi mai ales masiv de aluviuni. La extremitatea aval se află Păstrăvăria Chişcău, pentru care două dintre lucra torenţilor îndeplinesc şi rolul de priză pentru captarea de apă. La mică distanţă în aval se aflpunct major de atracţie turistică a judeţului Bihor. Toate acestea reprezintă tabloul complet al celor mai importante obiective de apărat pentru sistemele hidrotehnice din bazinul Valea Crăiasa
Lucrările au fost executate preponderent din aval spre amonte, existând şi cazuri unde sistemele preexistente unei anumite etape au fost completate cu alte lucrări, în vederea consolidării celor lucrări de pe jumătatea superioară a firului principal, alături de lucrările de pe cei trei afluenîn ultima etapă (2007 – 2008).
Dacă pe valea Sibişoara lucrările hidrotehnice au fost amplasate în sistem sustaluzului drumului forestier cu acelaşi nume, pe Ravena u.a. 25 a fost suficient un prag cu radier racordat la podeţul tubular, iar pe pârâul Pietrele Roşii a fost executat un canal şi un prag de prizăce subtraversează drumul Valea Crăiasa (***, 2006).
i indicarea categoriei de stare pentru fiecare lucrare control structures location highlighting their condition category
au derulat cele mai multe etape în singurul bazin din cele studiate unde
halde de steril rezultate în urma activităţilor miniere, firului principal, în jumătatea din aval, se
le efecte ale viiturilor şi mai ales ale transportului ă dintre lucrările de corectare
n aval se află Peştera Urşilor, tabloul complet al celor mai ăiasa.
i cazuri unde sistemele preexistente rii celor care existau. Ultimele 18
rile de pe cei trei afluenţi, au fost executate
în sistem susţinut pentru protejarea fost suficient un prag cu radier racordat la
priză racordat la un podeţ dalat
55
Pe firul principal, în jumătatea aval, care se desfăşoară în intravilanul satului Juleşti şi în zona Păstrăvăriei Chişcău, proiectele elaborate şi aplicate (***, 1980a; 1982; 1990a; 2000b) au prevăzut ca lucrările hidrotehnice să fie amplasate în baterii, similare celor de pe firul principal al pr. Şipot şi al Crişului Negru, descrise anterior. În jumătatea superioară, amenajată împreună cu cei trei afluenţi (2007-2008), unde valea se desfăşoară de-a lungul haldelor de steril, într-un sector de albie având panta longitudinală foarte mare şi deschiderea foarte mică (zonă asemănătoare cu nişte chei), lucrările transversale au fost amplasate pe principiul susţinerii reciproce în vederea diminuării pantei şi, implicit, a vitezei de scurgere.
Lucrările avariate sunt situate în jumătatea inferioară a bazinului (fig. 60), în intravilanul localităţii Juleşti, fiind cele executate în primele etape de amenajare a albiei torenţiale (1981, 1982, 1984, 1988, 1992, 2002). Lucrările situate în jumătatea superioară, precum şi cele de pe cei trei afluenţi, au o stare foarte bună, fiind lucrări care, la data evaluării lor în teren, aveau cel mult doi ani de funcţionare.
4.3.2.5. Starea lucrărilor din bazinul hidrografic Valea Aleşdului
Realizat cu scopul protejării localităţii Corbeşti (judeţul Bihor), sistemul hidrotehnic de pe Valea Aleşdului datează din perioada 1975-1976 şi trebuia să fie compus, potrivit proiectului, din 11 lucrări hidrotehnice transversale cu înălţimi de până la 4,0 m, amplasate cu susţinere reciprocă în vederea apărării imediate a obiectivului din aval (***, 1974b).
La ora actuală, sistemul cuprinde 8 lucrări transversale, din care primele 7 au elevaţia de 1,0 m iar ultima de 4,0 m. Starea este foarte bună în 6 cazuri şi bună în două, indicele de stare (mediu) pe bazin având valoarea peste 90. Bazinul hidrografic Valea Aleşdului este un bazin mic (74,3 ha), împădurit în întregime, unde viiturile nu s-au produs cu intensitate mare, ceea ce se reflectă în modul de comportare al lucrărilor.
Cele două lucrări din sistem, care aşa cum s-a menţionat mai sus, au o categorie de stare inferioară celorlalte şase, reprezintă, fiecare, prima lucrare dintr-o baterie de lucrări; această poziţie este favorizantă pentru avarierea lucrărilor, cu atât mai mult cu cât în aval lipsesc piesele care să le asigure protecţia necesară în aval. La data evaluării comportamentale a lucrărilor, nu au fost identificate aceste piese deoarece fie s-a renunţat la execuţia lor, fie au fost distruse de viituri.
4.3.2.6. Starea lucrărilor din bazinul hidrografic Valea Bociu
Dintre bazinele analizate, Valea Bociu este bazinul care are procentul de împădurire cel mai scăzut. Aici, lucrările de amenajare a albiei au fost executate într-o singură etapă (1980) şi au fost amplasate în sistem susţinut, pentru toate cele patru cursuri de apă (***, 1976). Scopul iniţial a fost acela de a se asigura „liniştea” necesară instalării vegetaţiei forestiere pe malurile instabile şi cu pante accentuate. La ora actuală, vegetaţia forestieră dezvoltată la adăpostul lucrărilor hidrotehnice de pe albii, a pus stăpânire pe terenurile degradate, preluând aproape în totalitate funcţiile de protecţie a localităţii Bociu (judeţul Cluj) împotriva scurgerilor torenţiale şi alunecărilor de teren.
Primele 5 lucrări de pe firul principal sunt avariate, ultima din acestea (50M1,0) având o stare foarte rea. Celelalte 4 sunt lucrări din căsoaie de lemn umplute cu material local, lemnul fiind într-o stare avansată de degradare. Două lucrări de pe firul principal, cu indicele Ys corespunzător unei stări medii, sunt situate imediat în aval de confluenţa cu afluenţi. Alte două lucrări, ultimele din sistemul hidrotehnic creat pe firul principal, care însă preiau primele şocul eventualelor viituri şi care nebeneficiind nici de susţinere în aval, au suferit diverse avarii şi au fost încadrate în categoria lucrărilor cu stare medie şi rea. Celelalte lucrări de pe firul principal au o stare bună şi foarte bună.
Spre deosebire de lucrările amplasate pe firul principal şi pe afluentul dreapta, care au şi rol de regularizare a scurgerii în intravilanul satului Bociu, lucrările de pe Pârâul Toderichii şi Pârâul Mihăilă au fost executate exclusiv pentru a fi asigurată liniştea în vederea împăduririi. Datorită pantei foarte accentuate a cursurilor de apă amenajate, lucrările de pe aceşti doi afluenţi sunt foarte apropiate unele de altele. Susţinerea între lucrări fiind foarte bună, avarierea unor piese din sistem se datorează, aproape în exclusivitate, fenomenelor de mal (alunecări de teren), evenimente la care versanţii acestor pâraie sunt predispuşi.
56
Foto 31 (C. Ungurean)
Barajul filtrant 110MF6,0 de pe firul principal al văii Bisericii, destinat retenţiei aluviunilor grosiere care periclitează instalaţiile Uzinei Electrice Remeţi
Filtering dam designed to retain in its yard coarser silt able to jeopardize the installations of Remeţi Power Plant.
4.3.2.7. Starea lucrărilor din perimetrul de ameliorare Valea Iadului - obârşie
Principalul obiectiv protejat de lucrările hidrotehnice amplasate în bazinele de recepPârâului Păstrăvăriei şi Pârâului Galbenu este staţiunea balneoclimaterică Stâna de Vale. Aceste trei cursuri de apă (situate în Bazinul hidrografic Crişul Repede) au fost încadrate într-un perimetru de ameliorare denumit „Valea Iadului – obârşie” (***, 1985).
Canalul de evacuare de pe firul principal, cu o lungime de 800 m, traversează zona centralmodul în care a fost realizat conferă o valoare estetică suplimentară zonei.
Lucrările au fost executate în anul 1987, pe Valea Iadului amplasarea celor trei lucrfăcută prin susţinere reciprocă. Prima lucrare (pragul 120 BPR 0,5) reprezintă şi priza pentru canalul Celelalte două lucrări sunt baraje executate din tuburi PREMO (de 2,0, respectiv, 2,5 m în eleva2009 (după 22 de ani de la execuţie) nu s-au colmatat. Pe Pârâul Păstrăvăriei sunt 4 traverse destinate regularizării scurgerii în vederea protecţiei drumului forestier; modul de amplasare susţinut. Pe Pârâul Galbenu sunt două baterii de lucrări, din care prima este alcătuită din trei traverse cu rol de regularizare a scurgerii la extremitatea aval a cursului de apă. O a doua baterie este alcăbaraje de 2 m în elevaţie, executate din tuburi PREMO umplute cu material local, cu rol de regularizare retenţie (***, 1985).
Cele patru lucrări de pe Valea Iadului se află într-o stare foarte bună, în special datoritalbiei în sectorul amenajat. Pe cei doi afluenţi, gradul de avariere al lucrărilor este mai Pârâului Păstrăvăriei primele două lucrări au indicii de stare corespunzători unei stări bunestare ai celor trei lucrări din amonte. În cazul Pârâului Galbenu, 4 lucrări din 7 au indicedin ele chiar sub 60, lucrările cu stare mediocră fiind situate la distanţe apreciabile de lucr
4.3.2.8. Starea lucrărilor din bazinul hidrografic Valea Bisericii
Executarea barajului de acumulare de pe Valea Drăganului (finalizat în 1987) a impus construcjudeţean care să asigure legătura între localitatea Remeţi, aflată în bazinul hidrografic Valea Iaduluiacumularea cu acelaşi nume, şi amplasamentul barajului în arc din beton având înă ţjudeţean, având un rol tehnologic de-a lungul celor aproape 20 de ani cât a durat execu
desfăşoară preponderent Lungşoru, afluent de stânga al Bisericii. Alături de drumul judelungul firului principal Pârâului Pinuluicare au avut, şi perioada de execuţPentru apărarea retenţia aluviunilor instalaţiilor Centralei Hidroelectrice Remeţi, în bazinexecutate, în perioada 1974 de amenajare a albiilor toren
Albiile amenajate cu lucrhidrotehnice sunt: firul principal, Pârâul Pinului, Pârâul Lungacestuia din următoate cele şase cursuri de apamplasate susţinut în vederea protej
drumurilor. Pe Pârâul Lungşor şi pe ravena I sunt două canale de evacuare racordate la podedrumul judeţean (***, 1973; ***, 1974a).
Din punctul de vedere al comportamentului, lucrările de amenajare a bazinelor hidrografice torenValea Bisericii şi afluenţii săi au un indice de stare (mediu) al lucrărilor relativ scă
obârşie
rile hidrotehnice amplasate în bazinele de recepţie ale Văii Iadului, Stâna de Vale. Aceste trei cursuri de un perimetru de ameliorare denumit
ă zona centrală a staţiunii, iar
celor trei lucrări transversale fiind şi priza pentru canalul amintit.
de 2,0, respectiv, 2,5 m în elevaţie), care până în 4 traverse şi un prag de 0,5 m
modul de amplasare este tot în sistem tuită din trei traverse cu rol de
alcătuită dintr-o traversă şi 3 executate din tuburi PREMO umplute cu material local, cu rol de regularizare şi rol de
, în special datorită pantei foarte mici a rilor este mai ridicat. Astfel, în cazul
ări bune, inferiori indicilor de indicele de stare sub 80, două
reciabile de lucrările din aval.
ganului (finalizat în 1987) a impus construcţia unui drum în bazinul hidrografic Valea Iadului, în aval de
i amplasamentul barajului în arc din beton având înălţimea de 120 m. Drumul a lungul celor aproape 20 de ani cât a durat execuţia barajului Drăgan, se
preponderent în bazinul Pârâului oru, afluent de stânga al Văii
ături de drumul judeţean, de-a lungul firului principal şi de-a lungul Pârâului Pinului, sunt drumuri forestiere
şi ele, un rol tehnologic în de execuţie a acumulării amintite.
acestor drumuri şi pentru ia aluviunilor în vederea protejării
iilor Centralei Hidroelectrice n bazinul Valea Bisericii au fost
executate, în perioada 1974 – 1976, lucrări amenajare a albiilor torenţiale.
amenajate cu lucrări hidrotehnice sunt: firul principal, Pârâul Pinului, Pârâul Lungşor şi trei afluenţi ai acestuia din urmă (ravenele I, II şi III). Pe
ase cursuri de apă, lucrările sunt ţinut în vederea protejării
canale de evacuare racordate la podeţe ce subtraversează
rile de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale de pe rilor relativ scăzut (68,9), comparativ cu
57
celelalte bazine analizate. Repartiţia pe categorii de stare arată o pondere importantă a lucrărilor cu stare bună (48%), însă un număr important de lucrări au stare medie şi foarte rea (23%).
Cea mai mare parte din lucrările cu o stare foarte bună (7 piese) sunt situate pe albia pârâului Pinului, unde se află şi 4 piese din cele cu stare bună. O lucrare de pe acest afluent (90M1,0) are o stare foarte rea, chiar dacă are în aval o traversă; distanţa dintre cele două lucrări fiind prea mare (circa 25m), influenţa traversei este scăzută.
Stare foarte rea se înregistrează şi la prima lucrare de pe firul principal (10BPR1,5), care nu beneficiază de susţinere în aval. Celelalte 4 lucrări de pe firul principal au stare bună (2 piese) şi foarte bună (2 piese).
Lucrările hidrotehnice de amenajare construite pe albiile Pârâului Lungşor şi ale celor trei ravene sunt, din punct de vedere comportamental, inferioare celorlalte lucrări din cuprinsul bazinului Valea Bisericii, mai ales ca urmare a impactului traficului foarte greu care s-a desfăşurat pe drumul judeţean, pe durata execuţiei barajului Valea Drăganului.
Pe firul principal al pr. Lungşor, cu excepţia canalului, mai sunt două lucrări transversale al căror indice de stare este mai mic de 60; pentru celelalte şase lucrări, indicele stabilit semnifică o stare bună. Cele mai deteriorate sunt lucrările de pe Ravena I, unde indicele de stare mediu este 40,5. Starea în care se află lucrările de pe acest curs de apă este datorată avarierii pronunţate a canalului şi implicit a prizei acestuia. Lucrările hidrotehnice amplasate pe ravenele II şi III au, la ora actuală, o stare bună şi foarte bună.
4.3.2.9. Starea lucrărilor din bazinul hidrografic Valea Răchiţii
Afluent de dreapta a râului Borod, Valea Răchiţii este unul dintre bazinele hidrografice care au produs foarte multe pagube în urma viiturilor torenţiale şi unde lucrările hidrotehnice de corectare a torenţilor s-au desfăşurat în două etape. În prima etapă (1980 – 1981) au fost amenajate bazinele de recepţie a trei afluenţi (pr. Mesa, Pleşa şi Blidaru); în a doua etapă (1991 – 1993) au fost executate lucrările de pe firul principal.
Principalul obiectiv protejat îl reprezintă drumul forestier Valea Răchiţii, drum utilizat şi pentru accesibilizarea câtorva cătune locuite şi a altor folosinţe din cuprinsul bazinului. Un alt obiectiv important l-au reprezentat îndiguirile şi lucrările de regularizare ale râului Borod, de la confluenţa cu Valea Răchiţii până la vărsarea în Crişul Repede. Amplasarea lucrărilor s-a făcut în sistem susţinut pe toate cele patru cursuri de apă (***, 1979; ***, 1980b; ***, 1990b).
Aspectul foarte meandrat al sectorului de albie amenajată pe firul principal al văii Răchiţii, precum şi panta longitudinală relativ scăzută, au asigurat premisele unei comportări foarte bune pentru majoritatea lucrărilor hidrotehnice construite. Excepţiile sunt reprezentate de ultima traversă, care se află acum în stare foarte rea, şi de un prag situat la mijlocul sistemului (150MF1,0) care are o stare medie, fiind amplasat imediat în aval de o confluenţă cu un afluent de dreapta.
Canalele de evacuare amplasate pe cei trei afluenţi ai văii Răchiţii au fost avariate într-o pondere mai ridicată decât lucrările transversale, în cazul Pârâului Pleşa avarierea canalului facilitând şi avarierea lucrării de priză. Pe pârâul Mesa, barajul 80BCF6,2 a suferit desprinderi din corpul lucrării, având la ora actuală o stare medie. Celelalte lucrări de pe afluenţi au o stare bună şi foarte bună.
4.3.2.10. Starea lucrărilor din bazinul hidrografic Valea Marghiţa
Ultimul bazin analizat este Valea Marghiţa împreună cu doi afluenţi ai acesteia (pr. Bârloage şi pr. Peştişel). Sistemul de amplasare este al apărării imediate a obiectivului din aval (***, 1989), lucrările fiind executate
într-o singură etapă (1989 – 1990), cu rolul de a proteja acumularea de la Lugaşu de Sus pe Crişul Repede. Un obiectiv important este şi drumul naţional DN 1H Aleşd – Zalău, care se desfăşoară de-a lungul firului principal până la confluenţa acestuia cu pârâul Peştişel, de unde urcă pe versantul drept al văii Marghiţa.
Toate lucrările hidrotehnice sunt transversale, starea lor fiind bună sau foarte bună, cu o singură excepţie, barajul 40B2,0 de pe Valea Bârloage, unde starea rea a lucrării este datorată lipsei unor piese de susţinere în bieful aval.
O observaţie interesantă, în cazul văii Marghiţa, este aceea că nu mai puţin de 14 lucrări (din cele 32 propuse) nu mai există la ora actuală. Unele dintre ele sunt lucrări succesive, la care s-a renunţat din diverse motive; însă lipsa lor a favorizat avarierea lucrărilor din amonte.
58
4.3.3. Indicele de stare, criteriu de încadrare a bazinelor amenajate pe urgenintervenţie
Încadrarea lucrărilor hidrotehnice pe categorii stabilite în funcţie de starea lor acestora oferă o imagine concretă a răspunsului construcţiilor hidrotehnice la viituri torencriteriu important în stabilirea ordinii de intervenţie şi un sistem de repartizare obiectivumane şi materiale atât pentru refacerea lucrărilor avariate, luate individual, cât şi pentru repunerea în siguransistemului din care aceste lucrări fac parte. Cu alte cuvinte, ierarhizarea lucrărilor hidrotehnice acestora şi a bazinelor hidrografice amenajate în funcţie de urgenţele de intervenţiemonitorizare în timp real a stării lucrărilor, constituie premisele unui sistem complex de management al albiilor torenţiale amenajate.
Pentru spaţiul hidrografic Crişuri, după ce indicele de stare (care variază între 0 pentru fiecare lucrare, s-au calculat valorile medii pentru formaţiunile torenţiale amenajate (incluzând acestora) şi apoi s-a aplicat procedeul de încadrare pe urgenţe, ilustrat în figura 57.
O analiză care să cuprindă cele toate cele 9 bazine hidrografice (perimetrele de ameliconcluzia că toate acestea s-ar afla încadrate în urgenţa a V-a, cu excepţia pârâului Şipot se încadrează în urgenţa a IV-a.
Dacă însă nivelul de analiză se coboară la nivelul fiecărei formaţiuni torenţiale ampe urgenţe de intervenţie capătă o variabilitate sporită. Astfel, spre exemplu, Ravena Km 23+600 (Pr. repartizată în urgenţa I, în timp ce Pr. Marginii (Crişul Negru – obârşie) şi V. Bârloage (V. Marghiîncadrate în urgenţa a II-a. Alte 4 formaţiuni, din care 3 din bazinul Pr. Şipot (Pr. TămaRavena Km 20), alături de Ravena 1 de pe valea Bisericii, se încadrează în urgenţa a III
Dacă se face abstracţie de apartenenţa lucrărilor la anumite formaţiuni torenţiale amenajate bazine hidrografice, în condiţiile în care analiza urgenţelor de intervenţie s-ar face la nivelul lucrindividuale, atunci sun observate valorile indicate în figura 67.
Figura 67 Numărul de lucrări hidrotehnice, din bazinele hidrografice (perimetrele de ameliorare) studiate, repartizate pe urgen
Torrent – control structures, within studied torrential watershed (improvement perimeters), categorized depending on the established re
4.3.4. Modelarea statistico – matematică a indicelui de stare mediu pe bazin În cazul cercetării de faţă, influenţa asupra stării lucrărilor a fost urmărită prin intermediul a 15 elemente
care caracterizează bazinele de recepţie (tab. 34). Dintre aceste variabile independente una reprezintmedie a lucrărilor, 6 sunt parametri morfometrici ai bazinului, 6 sunt elemente care caracterizeazcuprinsul bazinului, iar doi sunt parametri de sinteză caracteristici pentru capacitatea de retenfolosinţelor din cadrul bazinului (potenţialul de retenţie mediu pe bazin şi indicele de eroziune mediu
0
10
20
30
40
50
60
Paraul SipotCrisul Negru - obarsieValea Craiasa
Valea Alesdului Valea BociuValea Iadului - obarsieValea Bisericii
Valea Rachitii
7
1 10 2
0 31
30 0 0 3
0 0 1
52 2
0
7
2 5
9
2 42
8
4
1612
53
45
6
42
10 11
Număr
de
lucrăr
i
menajate pe urgenţe de
ie de starea lor şi repartizarea spaţială a iilor hidrotehnice la viituri torenţiale şi constituie un
repartizare obiectivă a resurselor financiare, i pentru repunerea în siguranţă a ărilor hidrotehnice după starea
intervenţie, alături de un sistem de mplex de management al albiilor
între 0 şi 100) a fost determinat iale amenajate (incluzând şi afluenţii
cele toate cele 9 bazine hidrografice (perimetrele de ameliorare) ar conduce la ia pârâului Şipot şi a văii Bisericii, care
am observat că repartizarea Ravena Km 23+600 (Pr. Şipot) este i V. Bârloage (V. Marghiţa) sunt
ipot (Pr. Tămaşului, Ravena Km 22 şi a a III-a. ţiale amenajate şi la anumite ar face la nivelul lucrărilor
hidrotehnice, din bazinele hidrografice (perimetrele de ameliorare) studiate, repartizate pe urgenţe de intervenţie control structures, within studied torrential watershed (improvement perimeters), categorized depending on the established repair order
a indicelui de stare mediu pe bazin prin intermediul a 15 elemente
ie (tab. 34). Dintre aceste variabile independente una reprezintă vârsta lemente care caracterizează pădurile din
caracteristici pentru capacitatea de retenţie a tuturor i indicele de eroziune mediu pe bazin).
I
IIIII
IVV
Valea RachitiiValea Marghita
0
1 1
5
0
6 6
42
11
Tabel 34
Valorile parametrilor consideraţi în modelarea statistico – matematică a indicelui de stare mediu pe bazin
Bazin hidrografic
Nu
măr
ul d
e lu
crăr
i
Indi
cele
de
star
e (m
ediu
)
Vâr
sta
med
ie a
lucrăr
ilor
Parametri morfometrici ai bazinului Parametri referitori la pădurile
din cuprinsul bazinului
Parametri hidrologici sintetici ai folosinţelor din cuprinsul bazinului
Sup
rafaţa
Coe
fici
entu
l de
formă
(Gra
vell
ius)
Lun
gim
ea r
eţel
ei
hid
rogr
afic
e
Pan
ta m
edie
a v
ersa
nţil
or
Den
sita
tea
reţe
lei
hid
rogr
afic
e
Ord
inu
l h
idro
graf
ic
Pro
cent
ul
împă
duri
re
Pro
porţ
ia a
rbor
etel
or
în c
onse
rvar
e
Pro
porţ
ia a
rbor
etel
or
arti
fici
ale
Pro
porţ
ia a
rbor
etel
or
ech
iene
Cla
sa d
e
prod
ucţi
e m
edie
Pro
porţ
ia d
e
răşi
noas
e
Pot
enţi
alul
de
re
tenţ
ie m
ediu
p
e b
azin
Indi
cele
de
eroz
iun
e m
ediu
p
e b
azin
Ys T S G Lr Iv Dr O P C A E Cp R Z qv
- ani ha - m % km km-2 - % % % % - % mm m3 an-1 ha-1
Analiza influenţei diverşilor factori asupra indicelui de stare s-a făcut în două faze: în prima fază s-a făcut studiul corelaţiei dintre valorile fiecărui parametru în parte şi indicele de stare mediu pe bazin la nivel individual, rezultând un număr de 53 de perechi de valori pentru fiecare factor; în faza a doua, analiza s-a făcut pe clase de bazinete stabilite în funcţie de fiecare factor în parte şi de valoarea medie a indicelui de stare pentru fiecare clasă în parte. Prin analiza la nivelul fiecărui bazin, pentru 52 de grade de libertate, au rezultat corelaţii semnificative între indicele de stare pe bazin şi următorii parametri luaţi în studiu: vârsta medie a lucrărilor, coeficientul care cuantifică forma bazinului (Gravellius) şi clasa de producţie medie a arboretelor din cuprinsul bazinului.
Prin gruparea bazinelor pe categorii, în funcţie de valorile factorilor independenţi şi prin aplicarea analizei corelaţiei, s-au pus în evidenţă trei factori care influenţează semnificativ starea lucrărilor pe întreg bazinul: suprafaţa, coeficientul lui Gravellius şi lungimea reţelei hidrografice.
Pentru ceilalţi parametri morfometrici sau care definesc folosinţele din cuprinsul bazinelor hidrografice nu au fost găsite corelaţii semnificative între indicii de stare (medii) pe bazin şi valorile acestor factori.
Pentru toţi parametri analizaţi, indiferent dacă este sau nu este semnificativă corelaţia cu indicele de stare mediu pe bazin, au fost indicate mai jos (tabelul 35), tipurile de funcţii care asigură coeficientul de determinaţie cel mai ridicat, în vederea introducerii lor într-o regresie multiplă ce urmează a fi stabilită ulterior.
Tabelul 35
Tipul funcţiilor de regresie stabilit între indicele de stare mediu pe bazin al lucrărilor hidrotehnice de amenajare a albiilor şi parametrii bazinelor de recepţie
Equation types for regression between the average condition rate of structures within watersheds and their parameters
Parametru Simbol U.M. Tip funcţie Nivel semnificaţie corelaţie Vârsta T ani � · � � � semnificativ Suprafaţa S ha � · � � � · √� � � semnificativ Coeficientul lui Gravellius G - � · � � � semnificativ Procentul de împădurire P % !·" nesemnificativ Lungimea reţelei hidrografice Lr m � · log &' � � semnificativ Panta medie a versanţilor Iv - � · ( � � nesemnificativ Densitatea de drenaj Dr km/km2 � · )' � � nesemnificativ Ordinul hidrografic O - � · * � � nesemnificativ Proporţia arboretelor în conservare C - � · + � � nesemnificativ Proporţia arboretelor artificiale A - � · , � � nesemnificativ Proporţia arboretelor echiene E - � · - � � nesemnificativ Clasa de producţie medie a arboretelor Cp - � · +. � � semnificativ Proporţia de răşinoase R - � · / � � nesemnificativ Potenţialul de retenţie mediu pe bazin Z mm � · ln 1 � � nesemnificativ Indicele de eroziune mediu pe bazin qv m3/an ha � · 2( � � nesemnificativ
Pornind de la funcţiile specificate în tabelul 35 a fost concepută o ecuaţie de regresie multiplă neliniară care,
într-o primă fază, încorporează toate cele 15 variabile independente simbolizate în tabel; forma restrânsă a acestei ecuaţii este:
�� � �3 �4�� · 5�6��7
�89 (3)
în care a0 şi ai reprezintă coeficienţi, iar xi valorile variabilelor independente. Analizând semnificaţia fiecărui coeficient în parte am eliminat, pe rând, coeficienţii cu semnificaţia cea mai
scăzută, rezultând o nouă ecuaţie care nu mai conţine variabila cu semnificaţie scăzută. Procedând analog, am operat eliminări succesive, până când toate variabilele rămase au devenit semnificative. Ecuaţia astfel găsită ţine cont doar de 5 dintre variabile şi anume: vârsta lucrărilor, în ani (T); ordinul hidrografic (O); lungimea reţelei hidrografice, în km (Lr); potenţialul de retenţie al folosinţelor din cuprinsul bazinului, în mm (Z) şi indicele de
eroziune mediu pe bazin, în m3ּan-1ּha-1 (qv). Forma numerică este:
Compararea valorilor obţinute pentru indicele de stare prin intermediul estimării făcute în baza parametrilor bazinului hidrografic şi valoarea reală a indicelui de stare mediu pe
bazin Comparison between watershed average structures condition rates established
depending on watershed parameters and their actual values
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
Indi
ce d
e st
are
esti
mat
Indice de stare real
Reprezentarea grafică a perechilor de
valori constituite din indicii de stare reali şi cei calculaţi pe baza ecuaţiei de mai sus (fig. 74) arată că, pentru valori mai mari decât 50 ale indicelui de stare, estimarea făcută prin intermediul parametrilor luaţi în considerare este una foarte bună, fapt dovedit de gruparea perechilor de valori în preajma bisectoarei cadranului I. Dar, pentru lucrările ajunse în stare rea şi foarte rea, perechile de valori se îndepărtează semnificativ de bisectoare, ceea ce înseamnă că, în cazul lucrărilor foarte avariate, pe lângă factorii cuprinşi în ecuaţie sunt şi alţi factori a căror influenţă este importantă. Cu siguranţă că printre aceştia se află parametrii ploilor care au generat viiturile responsabile de degradarea
lucrărilor1; nici calitatea materialelor de construcţie nu a putut fi cuantificată numeric şi, prin urmare, nu a putut fi introdusă într-o expresie matematică de tipul celei de mai sus.
Întreaga analiză prezentată aici arată că, pentru toţi factorii analizaţi, atât individual prin regresie simplă (pe clase sau independent) cât şi combinaţi prin regresie multiplă, bazinele unde lucrările prezintă un grad de avariere avansat (valori ale indicelui mediu pe bazin sub 50) se abat de la legitatea descrisă de celelalte bazine. Abaterile sunt în număr de 5 şi se referă la: Ravena Km 23+600 (Ys=0), Ravena Km 20 (Ys=40,3), Pr. Marginii (Ys=33,9), Ravena I de pe pr. Lungşor (Ys=40,5) şi valea Bârloage (Ys=23,4).
Dar cum în aceste 5 bazine sunt în total doar 9 lucrări (câte una la Ravena Km 23+600 şi Valea Bârloage, câte două la Ravena km 20 şi Pârâul Marginii şi trei lucrări pe Ravena I de pe Pârâul Lungşor), acestea din urmă pot fi excluse din analiza însemnătăţii statistice a factorilor ce influenţează starea lor. Procedându-se astfel, s-a ajuns la accentuarea semnificaţiei statistice a tuturor coeficienţilor de corelaţie stabiliţi între starea lucrărilor, pe de o parte, şi cei 15 factori de influenţă, pe de altă parte. În plus, această excludere a adus în zona factorilor semnificativi asupra indicelui de stare mediu pe bazin încă patru parametri morfometrici ai bazinelor de recepţie (suprafaţa, lungimea reţelei hidrografice, densitatea reţelei hidrografice şi ordinul hidrografic). Noile ecuaţii de regresie şi noile valori ale coeficientului de corelaţie pentru cei 7 parametri ai bazinelor şi ai lucrărilor din cuprinsul lor sunt prezentate în tabelul 36.
Tabelul 36
Ecuaţii de regresie stabilite între indicele de stare mediu pe bazin şi elementele bazinelor de recepţie
Regressions between the average condition rate and watershed parameters
Parametru Simbol U.M. Tip funcţie Coeficient de
corelaţie Vârsta T ani �0,3143 · � � 98,473 0,56 Suprafaţa S ha �2,029 · ln� � 96,218 0,40 Coeficientul lui Gravellius G - 22,535 · � � 57,422 0,32 Lungimea reţelei hidrografice Lr m �2,786 · ln &' � 90,657 0,40 Densitatea reţelei hidrografice Dr km/km2 2,8939 · )' � 81,888 0,31 Ordinul hidrografic O - �4,0748 · * � 98,138 0,34 Clasa de producţie medie Cp - 7,9892 · +. � 61,036 0,47
1 Nu au fost disponibile date pluviometrice pentru fiecare bazin în parte
63
Figura 75
Compararea valorilor obţinute pentru indicele de stare prin intermediul estimării făcute în baza parametrilor bazinului hidrografic (ecuaţia 5) şi valoarea reală a indicelui de
stare mediu pe bazin Comparison between watershed average structures condition rates established
depending on watershed parameters (equation 5) and their actual values
50
60
70
80
90
100
110
120
50 60 70 80 90 100 110
Indi
ce d
e st
are
esti
mat
Indice de stare real
Figura 76
Regresia între indicele de stare mediu pe bazin calculat prin intermediul estimării făcute în baza parametrilor bazinului hidrografic (ecuaţia 5) şi valoarea reală a indicelui de
stare mediu pe bazin Regression between watershed average structures condition rates established depending
on watershed parameters (equation 5) and their actual values
y = 1,0534x - 8,3072R² = 0,7171
50
60
70
80
90
100
110
120
50 60 70 80 90 100 110 120
Indi
ce d
e st
are
real
Indice de stare estimat
În continuare, pentru a exprima influenţa combinată a celor 15 parametri care caracterizează bazinele hidrografice amenajate asupra stării lucrărilor de amenajare a albiilor, s-a procedat în mod analog cu cazul precedent (care ţinea cont de toate bazinele analizate din spaţiul hidrografic Crişuri), şi s-a ajuns, numai pentru cele 48 de bazine unde indicele mediu de stare este peste 50, la următoarea ecuaţie de regresie multiplă:
termeni în ecuaţia de regresie şi anume: termenul liber, suprafaţa bazinului (sub formă logaritmică), panta medie a versanţilor (exprimată sub forma tangentei unghiului de pantă), densitatea de drenaj (sub formă de rădăcină pătrată); a dispărut însă termenul referitor la lungimea reţelei hidrografice (exprimat în ecuaţia 4 sub formă logaritmică). Introducerea în ecuaţie a parametrilor suprafaţă şi densitate de drenaj (calculată ca raport între lungimea reţelei hidrografice şi suprafaţa bazinului de recepţie) conduce la o redundanţă a valorilor lungimii reţelei hidrografice; astfel, semnificaţia acestui parametru devine nesemnificativă.
Din figura 75, care ilustrează câmpul pe care-l definesc perechile de valori indice de stare real şi indice de stare calculat pe baza ecuaţiei (5), deducem o supraestimare a valorilor indicilor de stare prin intermediul elementelor bazinelor hidrografice amenajate, cea mai mare parte a punctelor din grafic aflându-se deasupra bisectoarei cadranului I.
Cu alte cuvinte, se pune în evidenţă influenţa determinantă pe care elementele morfometrice ale bazinului de recepţie o au asupra stării lucrărilor hidrotehnice de amenajare a albiilor din cuprinsul lor, ştiut fiind că aceste elemente influenţează şi parametri hidrologici ai bazinelor (debitul de viitură, transportul de aluviuni etc.). Or, pe fondul uzurii în timp a lucrărilor, asociată şi cu alte circumstanţe favorabile (materiale de construcţie necorespunzătoare, intervenţii antropice neraţionale, tehnologii neadecvate de punere în operă a lucrărilor etc.), viiturile torenţiale sunt cele responsabile de declanşarea (dar şi de dinamica) evenimentelor comportamentale care se produc în perioada de funcţionare a lucrărilor.
În sfârşit, revenind la observaţia cu privire la modul în care norul de puncte se distribuie în jurul bisectoarei I a graficului, este totuşi de remarcat forma acestuia: o formă (practic eliptică) care sugerează existenţa unei corelaţii statistice între cele două variabile studiate. Într-adevăr, pentru
64
47 de grade de libertate, coeficientul de corelaţie (0,84) este foarte semnificativ din punct de vedere statistic (fig. 76).
Ecuaţia de regresie a indicelui de stare real în funcţie de indicele de stare calculat pe baza ecuaţiei (5) este următoarea:
��'C!D � 1,0534 · ���!D�ED!F � 8,3072 (6) Prin înlocuirea în ecuaţia (6) a expresiei din ecuaţia (5) rezultă:
Pe lângă însemnătatea pe care o prezintă în plan teoretic, această ecuaţie poate fi valorificată şi din punct de
vedere practic. Într-adevăr, atunci când nu există timpul şi/sau resursele (umane/financiare) necesare pentru a realiza inventarierea lucrărilor şi a evenimentelor comportamentale înregistrate de acestea, există posibilitatea ca utilizatorul să recurgă la o estimare expeditivă a indicelui de stare mediu pe bazin; calculul este relativ facil, deoarece datele necesare (vârsta lucrărilor, suprafaţa bazinului, panta versanţilor, densitatea de drenaj, ordinul hidrografic, potenţialul de retenţie mediu pe bazin şi indicele de eroziune mediu pe bazin) sunt la îndemâna operatorului, fără a fi obligatorie deplasarea pe teren. Evident, utilizarea acestui algoritm este recomandată doar în vederea obţinerii unor eventuale previziuni asupra stării lucrărilor şi nu în elaborarea deciziilor concrete privind intervenţia cu reparaţii sau cu completări ale sistemelor hidrotehnice existente (spre exemplu), operaţiuni pentru care este necesară culegerea datelor referitoare la comportarea lucrărilor existente din teren.
Pentru un bazin dat se poate realiza o prognoză a evoluţiei stării lucrărilor , dacă nu se propun modificări ale folosinţelor, singura variabilă o reprezintă vârsta lucrărilor. Durata de funcţionare a lucrărilor dintr-un sistem hidrotehnic amplasat în anumite condiţii ambientale poate fi estimată pornind de la ecuaţia (7) stabilind vârsta la care lucrările din sistem vor avea indicele de stare nul. În mod analog, ar putea fi fundamentat un sistem de calcul al perioadei de revenire cu noi lucrări în funcţie şi de starea lucrărilor executate, stabilind vârsta la care lucrările din sistem ajung la un indice de stare dat (60, 40 sau 20). De asemenea în funcţie de variaţia temporală a stării lucrărilor pot fi prevăzute şi perioadele de realizare a reparaţiilor lucrărilor hidrotehnice.
În altă ordine de idei, având în vedere legătura care există între deteriorarea lucrărilor şi gradul de torenţialitate al bazinului, pot fi realizate simulări ale evoluţiei în timp a lucrărilor în funcţie de tipul folosinţelor din bazin cuantificate prin potenţialul de retenţie mediu şi indicele de eroziune mediu pe bazin. Pe baza acestor simulări pot fi luate decizii manageriale cu privire la gospodărirea folosinţelor, exploatarea acestora etc.
5. CONCLUZII GENERALE, RECOMANDĂRI PRACTICE ŞI CONTRIBUŢII PERSONALE
5.1. Concluzii generale
5.1.1. Concluzii privind bonitatea hidrologică a terenurilor cu destinaţie forestieră Terenurile având destinaţie forestieră din spaţiul hidrografic românesc ale Crişurilor reprezintă 25% din
suprafaţa totală a spaţiului hidrografic. Pădurile reprezintă 99% din totalul terenurilor cu destinaţie forestieră; restul de 1% este reprezentat de terenuri destinate gospodăririi silvice (drumuri, construcţii etc.) şi terenuri neproductive (stâncării, ravene, nisipuri mobile, mocirle – smârcuri).
Potrivit zonării funcţionale a pădurilor, două treimi dintre acestea au funcţii de producţie şi protecţie, iar dintre suprafeţele cu funcţii prioritare de protecţie, cea mai mare parte sunt destinate protecţiei terenurilor, solurilor şi apelor.
Pe ansamblul întregului teritoriu, 82% din terenurile forestiere au o eficienţă hidrologică mijlocie spre ridicată, fiind încadrate în categoriile hidrologice A şi B. Categoriile hidrologice submediocre (C şi D) reprezintă doar 18% din toate terenurile cu destinaţie forestieră ale spaţiului hidrografic Crişuri.
65
Ţinând seama de structura actuală a arboretelor (din punctul de vedere al vârstei, al speciei, al consistenţei etc.), printr-o gospodărire judicioasă a resurselor lemnoase, circa jumătate din păduri pot evolua într-o categorie hidrologică superioară celei actuale. Este adevărat, însă, că prin intermediul tratamentelor silviculturale necesare funcţionării pădurii cultivate, o parte din suprafeţele ce au, la ora actuală, o eficienţă hidrologică ridicată şi mijlocie (categoria A şi subcategoria B1) vor evolua spre o categorie hidrologică inferioară (C1), urmând ca apoi, prin refacerea arboretului, eficienţa hidrologică să revină spre categoria mijlocie sau, chiar, superioară. Prin adoptarea unor tratamente silviculturale cu perioadă lungă de regenerare, în special în bazine predispuse la apariţia unor fenomene torenţiale, perioada de scădere a eficienţei hidrologice este mai scurtă.
5.1.2. Concluzii privind stadiul amenajării bazinelor hidrografice torenţiale În spaţiul hidrografic Crişuri, luat în studiu în lucrarea de faţă, au fost executate, într-o perioadă de timp ce
depăşeşte un secol, lucrări de amenajare a albiilor torenţiale în 101 perimetre de ameliorare şi bazine hidrografice torenţiale, fiind consolidate albii degradate pe o lungime de 118,6 km, prin intermediul a 1334 de lucrări hidrotehnice. În cele 101 locaţii unde au fost executate lucrările mai sunt degradate, la ora actuală, albii cu o lungime de 77,1 km. Dacă însă luăm în considerare şi bazine hidrografice în care nu au fost executate, până acum, lucrări de corectare a torenţilor, albiile care necesită consolidare au o lungime totală de 312,4 km (din care, aşa cum s-a precizat, circa 77 km sunt în bazine cu acţiunea de consolidare începută).
Raportul dintre lungimea albiilor consolidate şi totalul celor degradate (consolidate şi neconsolidate) pentru spaţiul hidrografic Crişuri este de 0,275. Cu alte cuvinte puţin peste un sfert din albiile degradate din întreg spaţiu hidrografic Crişuri sunt consolidate după, iată, 100 de ani de activitate în domeniul corectării torenţilor.
Dacă aceste lucrări de amenajare hidrotehnică a albiilor torenţiale sunt amânate, degradările se vor extinde, iar pierderile cauzate de viituri torenţiale vor creşte. Prin urmare, o intensificare a amenajării bazinelor hidrografice torenţiale din bazinele de recepţie ale celor trei Crişuri este imperios necesară.
5.1.3. Concluzii privind sistemele de amenajare a albiilor din bazinele hidrografice torenţiale studiate
Pentru amenajarea cursurilor de apă din spaţiul hidrografic Crişuri au fost utilizate numeroase tipuri de lucrări, integrate în sisteme de amenajare complexe, ce trebuiau să aibă ca finalitate combaterea fenomenelor torenţiale.
În general, sistemele de lucrări hidrotehnice au fost concepute pentru apărarea imediată a obiectivelor din aval sau a obiectivelor aflate de-a lungul cursurilor de apă, lucrările transversale susţinându-se reciproc. Alte metode de amplasare utilizate au fost cea a nodurilor hidrotehnice şi a bateriilor de lucrări, acolo unde, prin amplasarea lor, se obţinea un efect hidrologic important.
Canalele de evacuare au fost utilizate pentru dirijarea controlată a viiturilor pe trasee convenabile sau pentru asigurarea stabilităţii nivelului de bază, pe conurile de dejecţie ale cursurilor de apă torenţiale, în localităţi, sau de-a lungul drumurilor forestiere, imediat amonte de subtraversări.
Traversele au fost executate în principal pe sectoarele inferioare (altitudinal) ale văilor torenţiale, în zonele de confluenţă cu colectorul sau acolo unde poziţia deja existentă a drumurilor forestiere a limitat sistemele de lucrări în a îndeplini, în principal, funcţiunile de regularizare şi de consolidare. Traversele au fost utilizate şi în sistemele de lucrări amplasate în baterii (prima sau primele lucrări din baterii), precum şi ca lucrări de asigurare a nivelului de bază în bieful aval al unor lucrări avariate în prealabil, acolo unde au fost mai multe etape de execuţie a lucrărilor în bazin.
Pragurile sunt intercalate în sistemele de lucrări transversale acolo unde pentru realizarea funcţiei principale de retenţie nu au putut fi amplasate lucrări mai înalte (baraje), datorită condiţiilor speciale (maluri joase sau drumuri forestiere cu niveleta joasă). Similar cu traversele, au fost executate şi praguri pentru punerea în siguranţă a unor lucrări hidrotehnice avariate, uneori acestea preluând rolul pintenului terminal al unei lucrări excesiv afuiate, anexele (radier, ziduri de conducere, pinten terminal) funcţionând ca pentru o lucrare independentă.
Barajele din sistemele de lucrări analizate au un rol multiplu, predominant fiind cel de retenţie şi consolidare. Un caz aparte îl reprezintă barajele (sau pragurile) care sunt prize pentru canale de evacuare sau cele
66
al căror radier este racordat la poduri sau podeţe, unde, pe lângă rolul de retenţie – consolidare se asigură şi funcţia de concentrare a scurgerii spre lucrările situate în aval. O altă categorie aparte de baraje, amplasate pe văi largi cu valori însemnate ale debitelor de viitură, sunt cele cu rol principal de atenuare a undei de viitură, concepute ca baraje filtrante, pentru a se aterisa într-o perioadă mai lungă de timp, iar prin tranzitarea lor viiturile să îşi reducă energia cinetică suplimentară.
5.1.4. Concluzii privind comportarea lucrărilor hidrotehnice transversale Pe cele 53 formaţiuni torenţiale amenajate au fost identificate 315 lucrări hidrotehnice transversale,
încadrate în 11 tipuri, precum şi 25 de canale de evacuare a apelor, aparţinând la 3 tipuri. Dintre lucrările hidrotehnice transversale, 124 (39%) au radier prevăzut în bieful aval, cu rolul de a reduce
energia cinetică suplimentară şi de a împiedica eroziunea albiei prin căderea lamei deversante. Pentru mărirea eficienţei în disiparea energiei, un număr de 22 piese (17% din cele cu radier) au sisteme specializate de disipare a energiei, 4 fiind cu bazin disipator, iar 18 cu placă disipatoare.
Pentru conducerea apelor pe traseul dorit şi pentru asigurarea sprijinirii malurilor în vecinătatea lucrărilor, 106 radiere (85%) sunt prevăzute cu 212 ziduri de conducere, iar pentru evitarea şi/sau limitarea afuierilor în aval 83 de radiere (67%) au pinten terminal.
Materialele de construcţie utilizate nu au o variabilitate însemnată, preponderent fiind întâlnită zidăria de piatră cu mortar de ciment; ea a fost utilizată la punerea în operă pentru: 233 de corpuri ale lucrării propriu-zise (74%), 265 de aripi ale lucrării propriu-zise (84%), 103 radiere (83%), 202 ziduri de conducere (95%) şi 74 pinteni terminali (89%). Betonul (simplu sau ciclopian) a fost folosit la punerea în operă a: 34 de corpuri de lucrare (11%), 16 aripi ale lucrării propriu-zise (5%), 10 radiere (8%), 6 ziduri (3%), 3 pinteni terminali (4%), precum şi la execuţia celor 4 contrabaraje utilizate la realizarea sistemului de disipare a energiei cu bazin disipator. Alte materiale de construcţie identificate cu ocazia inventarierii lucrărilor sunt: tuburile PREMO umplute cu material local, utilizate la execuţia a 23 de corpuri (7%) şi a 14 din aripile acestora (4%); gabioanele au fost folosite pentru construcţia a 9 lucrări (corp şi aripi), reprezentând 3% din numărul total de lucrări transversale, 6 radiere (5%) şi 6 pinteni terminali (7%); zidăria uscată s-a folosit pentru realizarea a 7 praguri şi baraje (2%). Alături de aceste materiale, la construcţia unui număr redus de lucrări, au mai fost utilizate şi căsoaie de lemn, şine uzate de cale ferată, plăci prefabricate din beton, blocuri şi casete prefabricate din beton.
Avariile afectează 195 lucrări hidrotehnice transversale (62%) şi sunt localizate la nivelul tuturor elementelor componente. Astfel, lucrarea propriu zisă este afectată de avarii în 166 cazuri (53% din totalul lucrărilor transversale), evenimentele semnalate fiind:
− decastrări 16 piese 5%;
− afuieri 58 piese 18%;
− fisuri 28 piese 9%;
− desprinderi 105 piese 33%;
− eroziuni 50 piese 16%. Radierele sunt afectate într-o proporţie asemănătoare cu lucrarea propriu-zisă, un număr de 65 de radiere
(52%) fiind avariate după cum urmează:
− desprinderi 28 radiere 23%;
− afuieri 40 radiere 32%;
− eroziuni 30 radiere 24%. Zidurile de conducere sunt afectate în proporţie de numai 30%, la 64 ziduri fiind semnalate:
− fisuri 15 ziduri 7%;
− desprinderi 38 ziduri 18%;
− eroziuni 34 ziduri 16%. Cât priveşte pintenul terminal, frecvenţa avarierii acestei componente este foarte redusă, de numai 18%,
deoarece afuierile au fost consemnate ca fiind avarii ale radierului, chiar dacă parte din lucrările afectate de acest eveniment au pinten terminal. Pentru cei 15 pinteni terminali avariaţi au fost semnalate:
− decastrări 3 pinteni 4%;
67
− desprinderi 12 pinteni 14%;
− eroziuni 5 pinteni 6%. Aşadar, cele mai frecvente avarii sunt desprinderea din corpul lucrării propriu – zise şi afuierea, fiecare în
parte afectând peste 30% din totalul lucrărilor respective. Frecvenţa de afectare pentru zidurile de conducere şi pintenii terminali fiind scăzută, se poate concluziona că aceste părţi componente sunt cel mai puţin vulnerabile la apariţia avariilor.
Disfuncţionalităţile apărute la lucrările transversale identificate pe teren sunt sintetizate în continuare:
− blocarea deversorului 106 lucrări 34%;
− colmatarea radierului 58 radiere 47%;
− instalarea vegetaţiei lemnoase în amonte 85 cazuri 27%;
− instalarea vegetaţiei lemnoase în aval 68 cazuri 22%;
− reducerea secţiunii albiei în aval 58 cazuri 18%. În general, aceste evenimente comportamentale se manifestă asociat unele cu altele şi, de cele mai multe ori,
şi cu unele avarii. Astfel, blocarea deversorului este asociată cu colmatarea radierului şi instalarea necontrolată (haotică) a vegetaţiei în amonte, reducerea secţiunii în aval favorizează colmatarea radierului şi instalarea vegetaţiei în aval. Datorită acestor asocieri şi condiţionări, colmatarea radierului reprezintă cea mai importantă disfuncţionalitate, din punctul de vedere al frecvenţei.
5.1.5. Concluzii privind asocierea evenimentelor comportamentale la lucrările hidrotehnice transversale
De cele mai multe ori avariile nu apar decât asociate unele cu altele, fiind foarte dificilă stabilirea cauzei şi efectului în interacţiunea dintre ele. În urma cercetărilor, au fost identificate următoarele cazuri de asociere:
− decastrarea lucrării propriu-zise se asociază cu desprinderi din corpul acesteia şi cu eroziuni ale anexelor (radier, ziduri de conducere şi pinten terminal);
− lucrările cu afuieri ale corpului sunt afectate, frecvent, şi de ruperea unor fragmente din acestea;
− piesele fisurate în zona corpului sunt afectate, în proporţii însemnate, de aproape întreaga paletă de avarii consemnate la toate componentele lucrării; excepţie face decastrarea lucrării propriu-zise, care afectează doar 10% din lucrările fisurate;
− desprinderea unor părţi din corpul lucrării este asociată, relativ frecvent, cu afuierea lucrării şi a radierului, cu eroziuni ale radierului şi cu desprinderi ale pintenilor terminali;
− erodarea lucrării propriu-zise apare însoţită de desprinderi din corpul lucrării, iar la nivelul anexelor sunt semnalate frecvent afuieri ale radierelor şi eroziuni ale zidurilor de conducere;
− cele trei evenimente comportamentale ce afectează radierul (desprinderea, eroziunea şi afuierea) sunt, de cele mai multe ori, asociate între ele;
− desprinderea unor părţi din radier a condus la subminarea sau ruperea zidurilor de conducere precum şi la desprinderi din corpul lucrării propriu-zise;
− radierele cu afuieri manifestă destul de frecvent şi desprinderi la corpul lucrării;
− eroziunea radierului este asociată cu erodarea corpului lucrării şi ale zidurilor de conducere. O situaţie recapitulativă asupra lucrărilor afectate de diferite avarii şi a asocierii lor unele cu altele se
prezintă în tabelul 37. Din datele centralizate reiese că desprinderile din corpul lucrării sunt o avarie asociată cu toate celelalte avarii în proporţie însemnată (de la 36% în cazul lucrărilor având ruperi ale radierului şi până la 100% în cazul decastrărilor şi eroziunilor pintenului terminal, avarii cu o incidenţă foarte scăzută la lucrările hidrotehnice din spaţiul hidrografic Crişuri).
Ca evenimente comportamentale singulare apar avariile radierului (desprinderi, afuieri şi eroziuni), proporţia lucrărilor ce nu au decât una din aceste avarii fiind în jurul valorii de 40%. Datele referitoare la avariile radierelor, prezentate în tabelul 37, evidenţiază că cele trei tipuri de avarii ale radierului acţionează simultan.
Tabelul 37
Avariile care afectează lucrările hidrotehnice transversale din spaţiul hidrografic Crişuri şi modul lor de asociere Damages that affect transverse torrent – control structures within Criş Catchment and their association
Notă: datele din tabel se interpretează după următorul exemplu: desprinderi ale lucrării propriu –zise afectează 105 lucrări, din care 37 au radiere, 34 au ziduri de conducere (68 de bucăţi) şi 28 au pinten terminal. Din
toate lucrările cu desprinderi, 36% nu au alte avarii. La nivelul lucrării propriu – zise 9% au decastrări, 27% sun afuiate, 14% sunt fisurate şi 26% sunt erodate. La nivelul radierului, din cele 37 de radiere, 27% au desprinderi, 46% sunt afuiate şi 62% sunt erodate. La nivelul celor 68 de ziduri de conducere, 19% sunt fisurate, 29% au desprinderi şi 41% sunt erodate. În sfârşit, din cei 28 de pinteni terminali, 10% sunt decastraţi, 35% sunt rupţi şi 17% sunt erodaţi.
1 Cifra reprezintă numărul de ziduri de conducere afectate de avaria respectivă şi nu numărul de ziduri de conducere al lucrărilor respective.
69
Prin compararea intensităţii de manifestare a perechilor de evenimente comportamentale ce afectează simultan lucrările hidrotehnice transversale s-au identificat corelaţii semnificative între intensitatea afuierii corpului lucrării, pe de o parte, şi proporţia desprinsă din corpul lucrării transversale (atât pe ansamblul întregii lucrări, cât şi la nivelul zonei deversate), pe de altă parte. Luând în considerare şi gradul de afuiere al radierului (fapt posibil deoarece cele două tipuri de afuiere nu se suprapun în cazul spaţiului hidrografic Crişuri) se constată menţinerea acestei corelaţii, valorile coeficienţilor ecuaţiilor de regresie fiind relativ apropiaţi.
Dacă între afuierea lucrărilor şi desprinderea din corpul lucrării propriu – zise, corelaţia identificată este directă (pe măsură ce intensitatea afuierii creşte, proporţia desprinsă este şi ea mai mare), în cazul intensităţii eroziunii paramentului amonte şi al proporţiei desprinse din corpul lucrării, corelaţia identificată este inversă (prezintă o eroziune mai intensă lucrările având un procent mai scăzut de desprinderi); însă, valoarea absolută a coeficientului de regresie este foarte mică (0,003), iar valorile medii ale proporţiei desprinderii pe categorii de intensitate a eroziunii sunt inferioare valorii de 10%. Pe de altă parte, pentru porţiunile desprinse nu s-a putut face o evaluare a eroziunilor ce au precedat ruperea, în timp ce gradul de afuiere a putut fi surprins indiferent de proporţia desprinsă. Prin urmare, legătura între aceste două evenimente, dovedită în experimentul privind spaţiul hidrografic Crişuri, nu poate fi admisă fără rezerve, fiind necesare şi observaţii ale evoluţiei în timp a eroziunilor, pentru a surprinde cu adevărat interdependenţa acestor avarii.
Privitor la avariile radierului, există o corelaţie semnificativă între intensitatea afuierii şi proporţia desprinderilor din această componentă, însă numai pentru pante ale albiei mai mici de 5%; în schimb, pentru eroziunea radierului nu a fost găsită nici o legătură statistic dovedită cu celelalte avarii ale radierului la nivelul intensităţii de manifestare a lor.
5.1.6. Concluzii privind comportarea canalelor de evacuare Au fost inventariate 25 de canale de evacuare având o lungime totală de 2 050,9 m. Analiza evenimentelor
s-a făcut la nivelul de sector de canal, stabilit unitar din punctul de vedere al materialului de construcţie şi al adâncimii. Cele 25 de canale au fost împărţite în 34 de sectoare, fiind luate în considerare, pentru statistici, 34 de radiere, 68 de ziduri de conducere (cu o lungime totală de 4 101,8 m) şi 37 de pinteni.
Din cele 34 de sectoare de canal, 19 (având o lungime de 451,7 m) nu au avarii la nivelul radierului sau al zidurilor de conducere, iar 31 de pinteni (84%) sunt intacţi.
Frecvenţa avariilor care afectează componentele canalelor de evacuare, sistematizate pe părţile constructive afectate şi pe sectoare de canal, a rezultat după cum urmează:
• la nivelul radierului (în total 34 radiere, cu o lungime de 2 050,9 m):
− desprinderi 10 radiere 29% 527,2 m 26%;
− eroziuni 8 radiere 24% 1374,0 m 67%.
• la nivelul zidurilor de conducere (în total 68 ziduri cu o lungime de 4 101,8 m):
− fisuri 3 ziduri 4% 1674,0 m 41%;
− desprinderi 13 ziduri 19% 688,0 m 17%;
− eroziuni 6 ziduri 9% 748,0 m 18%.
• la nivelul pintenilor (în total 37 pinteni):
− afuieri 4 pinteni 11%;
− desprinderi 2 pinteni 5%;
− eroziuni 4 pinteni 11%. Aşadar, frecvenţa avariilor pentru canalele de evacuare este mult mai redusă decât pentru lucrările
transversale. Cea mai frecventă avarie este desprinderea radierului; ea afectează 29% din numărul de radiere, reprezentând 26% din lungimea tuturor canalelor. Eroziunea afectează 24% dintre radiere, lungimea afectată raportată la lungimea totală fiind de 67%. Chiar dacă fisurarea zidurilor de conducere afectează 41% din lungimea totală a zidurilor, fenomenul nu este alarmant, pentru că fisurile au fost înregistrate la cel mai lung canal (10KM800 de pe Valea Iadului) pe ambele ziduri, şi sunt poziţionate mult mai sus decât nivelul apelor excepţionale. Aceste fisuri au apărut ca urmare a supraînălţării ulterioare a zidurilor şi sunt vizibile în zona de suprapunere dintre cele două materiale de construcţie utilizate (zidăria de piatră pentru construcţia iniţială şi
70
betonul pentru supraînălţare). Construcţia ulterioară a fost realizată pentru a asigura un taluz de 1:1 deasupra zidurilor şi are circa 0,3 m înălţime pe toată lungimea zidurilor, având mai mult un rol estetic decât funcţional.
5.1.7. Concluzii privind influenţa intensităţii de manifestare a celor mai importante evenimente comportamentale şi a altor factori asupra stării lucrărilor
Acţiunea de reducere a efectelor viiturilor torenţiale fiind rezultatul întregului ansamblu de lucrări hidrotehnice de pe o albie amenajată, considerăm că urmărirea interacţiunii dintre mediu şi lucrările hidrotehnice trebuie făcută la cel puţin două nivele:
− pe de o parte, la nivel individual, pentru a surprinde ce elemente punctuale influenţează starea lucrărilor; pe aceasta cale pot fi luate decizii privind amplasarea fiecărei lucrări în parte, privind adoptarea elementelor dimensionale specifice etc.;
− pe de altă parte, este nevoie să urmărim impactul factorilor de mediu asupra sistemelor de lucrări hidrotehnice în ansamblul lor.
Pentru acest ultim deziderat, am luat în considerare ansamblul format din toate lucrările dintr-un bazin hidrografic amenajat, analiza la nivel de baterii de lucrări sau analiza la nivel de secţiune de calcul hidrologic fiind foarte dificilă prin prisma structurii datelor avute la dispoziţie.
La nivel individual, a fost efectuată o clasificare a evenimentelor comportamentale în funcţie de impactul fiecăruia asupra stării lucrărilor, exprimată prin indicele de stare. A rezultat că desprinderea aripilor şi desprinderea unor porţiuni din zona deversată sunt evenimentele cu cel mai mare impact asupra indicelui de stare, diferenţa între frecvenţa lucrărilor depistate cu evenimentul comportamental respectiv şi cele care nu îl au fiind de 40% în cazul primului eveniment şi de 37% în cazul celui de-al doilea. La distanţă de 10 puncte procentuale se află decastrarea pintenului, eveniment care însă se datorează asocierii sale cu alte avarii, mai ales cu desprinderile din corpul lucrării (într-adevăr la toate lucrările cu pinteni decastraţi au fost identificate şi desprinderi ale zonei deversate sau ale aripilor lucrării propriu –zise). Alte avarii cu impact important asupra indicelui de stare sunt desprinderile din celelalte componente ale lucrărilor transversale: radier, zid de conducere şi pinten terminal. În ce priveşte disfuncţionalităţile, chiar dacă ele reprezintă o diminuare a capacităţilor funcţionale ale lucrărilor iar apariţia unora dintre ele favorizează avarierea lucrărilor, totuşi este de reţinut că blocarea deversorului şi instalarea necontrolată a vegetaţiei (atât în amonte cât şi în aval de lucrarea transversală) sunt semnale ale atenuării fenomenelor torenţiale ca efect imediat al amenajărilor de albie.
Pentru avariile şi disfuncţionalităţile cu o frecvenţă de manifestare relevantă, au fost găsite corelaţii semnificative între indicele de stare al lucrărilor respective şi intensitatea de manifestare a acestor evenimente. Chiar dacă variaţia indicelui de stare pentru lucrările cu desprinderi ale aripilor este semnificativă, intensitatea acestei avarii nu este determinantă asupra scăderii indicelui de stare. Cât priveşte intensitatea desprinderilor din zona deversată şi din zona radierului, ea reprezintă un element ce influenţează semnificativ indicele de stare al lucrărilor astfel afectate. Sensul corelaţiei este negativ, la fel ca în cazul afuierilor, ecuaţia de regresie între intensitatea acestor evenimente şi starea lucrărilor având formă exponenţială.
În cazul blocării deversorului şi al instalării necontrolate a vegetaţiei lemnoase (atât în aval cât şi în amonte de lucrare), analiza corelaţiei între indicele de stare şi intensitatea evenimentelor a relevat o corelaţie directă, semnificativă.
Şi gradul de aterisare al lucrărilor transversale influenţează semnificativ starea lucrărilor, ecuaţia de regresie între procentul de aterisare (raportat la înălţimea lucrării) şi indicele de stare având formă logaritmică. În schimb, dimensiunile diferitelor componente ale lucrării (înălţimea elevaţiei, lungimea radierului, lăţimea radierului etc.) sunt elemente care par a nu avea un rol semnificativ în definirea unei oarecare vulnerabilităţi a lucrărilor.
Alţi factori care influenţează semnificativ indicele de stare sunt următorii: substratul geologic, panta albiei, lăţimea albiei, gradul de susţinere al lucrării din aval, materialul de construcţie şi vârsta lucrărilor.
În cazul substratului geologic, deşi nu am putut determina care anume caracteristică a acestuia (duritate, vârstă, grad de alterare etc.) influenţează starea lucrărilor, totuşi, s-a dovedit că valorile medii ale indicilor de stare ai lucrărilor de pe anumite substrate se deosebesc semnificativ de valorile medii ale acestui indicator specific altor substrate.
71
Panta albiei şi lăţimea acesteia au legătură cu faptul că o înclinare mai mare a albiilor şi o deschidere mai mică a acestora sunt caracteristici ale bazinelor în care fenomenele torenţiale au o intensitate de manifestare sporită; prin urmare şi lucrările hidrotehnice de aici au mai mult de suferit, indicele de stare aflându-se la valori scăzute.
Poziţia relativă a lucrării din aval şi influenţa acesteia au fost cuantificate prin parametrul „gradul de susţinere al lucrării din aval”; s-a dovedit că şi valorile acestui parametru influenţează starea lucrărilor transversale.
Din punctul de vedere al materialului de construcţie, variabilitatea lucrărilor transversale cuprinse în această cercetare este foarte redusă, nu mai puţin de 74% dintre piesele existente având zidăria de piatră cu mortar de ciment ca material de construcţie al zonei deversate. Dar, acest procent creşte la 83% în cazul radierelor, la 84% în cazul aripilor lucrării propriu – zise, la 89% în cazul pintenilor terminali şi la 95% în cazul zidurilor de conducere. Totuşi, zidăria uscată se diferenţiază semnificativ de celelalte materiale de construcţie.
Vârsta lucrărilor, aşa cum a reieşit şi din alte analize, are o influenţă hotărâtoare în comportamentul lucrărilor, variaţia descrescătoare a indicelui de stare pe măsura înaintării în vârstă conducându-ne la conceptul de „îmbătrânire a lucrărilor”. Totuşi, dată fiind structura datelor din spaţiul hidrografic Crişuri, nu putem distinge care din cele două elemente (vârstă şi material de construcţie) are un rol mai important asupra evoluţiei stării lucrărilor, deoarece lucrările din zidărie uscată (care au cel mai redus indice de stare) au toate o vechime considerabilă (peste 100 de ani), în timp ce lucrările din gabioane (care au indicele de stare cu valoarea cea mai mare) sunt cu vârsta medie cea mai mică (11 ani).
Privită prin prisma amplasamentului lucrărilor, analizat pe baza dispunerii spaţiale a acestora, vulnerabilitatea cea mai ridicată s-a identificat la lucrările dispuse imediat în aval de confluenţe (importante) şi la cele care nu au în aval piese care să le susţină. În acest din urmă caz, sunt însă şi lucrări (traverse) care au un asemenea amplasament asumat de proiectant, ele fiind lucrări „de sacrificiu”, cu volum redus şi cu rolul de a susţine bateria de lucrări situată imediat în amonte.
Evenimentele comportamentale care au condus la înrăutăţirea stării canalelor nu afectează foarte multe canale sau sectoare de canal. Astfel, 15 din cele 25 de canale (60%) nu au nici o avarie, la acestea adăugându-se şi o serie de sectoare (în total 19 din cele 34) fără nici un fel de avarie. În această situaţie, interpretarea datelor a fost foarte dificilă: pe de o parte, rezultatele obţinute nu au acoperirea statistică care să justifice prezentarea lor în această lucrare, iar pe de altă parte, foarte multe dintre datele referitoare la canale sau sectoare de canal sunt contradictorii.
Abordarea pe ansamblul unui întreg sistem hidrotehnic a evidenţiat că indicii de stare (medii) pe bazine sunt mai sensibili la variaţia parametrilor morfometrici (suprafaţa bazinului de recepţie, forma bazinului, lungimea reţelei hidrografice ordinul hidrografic) decât la variaţia elementelor care caracterizează vegetaţia şi folosinţele existente în cuprinsul bazinului (procentul de împădurire, caracteristicile structurale ale vegetaţie forestiere, potenţialul de retenţie mediu pe bazin, indicele de eroziune mediu pe bazin). Aceste concluzii au rezultat în urma analizei corelaţiilor între indicele de stare al lucrărilor, pe de o parte şi, fiecare parametru specific al bazinelor, pe de altă parte.
Dacă la cea mai mare parte a parametrilor morfometrici cu impact semnificativ asupra stării lucrărilor, regresiile definite au fost fie crescătoare fie descrescătoare, în cazul suprafeţei, ca element caracterizant definitoriu al bazinelor, regresia este de tip pătratic, cu un minim al indicelui de stare pentru bazine având suprafaţa de recepţie între 400 şi 500 de hectare.
A fost încercată, de asemenea, găsirea unei relaţii care să ţină seama de cât mai multe din elementele care caracterizează bazinele hidrografice şi rolul lor în avarierea lucrărilor, cercetările conducându-ne spre un model neliniar care ţine seama de vârsta medie a lucrărilor din cuprinsul unui bazin hidrografic, de suprafaţa acestuia, de panta medie a versanţilor, de densitatea reţelei hidrografice, de ordinul hidrografic (în sistem Strahler) şi de doi parametri de sinteză care reflectă calitatea hidrologică a folosinţelor din cuprinsul bazinului.
Modelul regresional stabilit poate servi la efectuarea unor prognoze privind evoluţia lucrărilor din spaţiul studiat sau din spaţii hidrografice cu condiţii asemănătoare, singurele variabile care exprimă dinamica acestei evoluţii fiind timpul (prin intermediul vârstei) şi tipul de folosinţă al terenurilor (prin intermediul potenţialului de
72
retenţie şi a indicelui de eroziune mediu pe bazin, parametri ce pot fi introduşi în relaţie în funcţie de modul de gospodărire al folosinţelor).
În acest stadiu, ecuaţia indicelui de stare stabilită, în funcţie de parametri morfometrici şi de vegetaţie ai bazinului, este perfectibilă; analiza datelor obţinute pe baza ei arată o calitate satisfăcătoare a prognozei, cu o uşoară tendinţă de supraevaluare a indicilor de stare (medii). Cercetările viitoare (bazate şi pe analiza componentei principale) vor trebui să fie aprofundate prin introducerea şi a altor elemente care ar putea avea legătură cu fenomenologia comportamentală, astfel încât o pondere din ce în ce mai mare a variabilităţii stării lucrărilor să poată fi explicată.
5.1.8. Concluzii privind cauzele apariţiei avariilor şi disfuncţionalităţilor La data completării fişelor de inventariere (pe teren) au fost stabilite şi cauzele apariţiei şi dezvoltării
evenimentelor comportamentale , separat pentru corpul lucrărilor transversale, separat pentru lucrările anexe ale acestora (radier, ziduri de conducere şi pinten terminal) şi separat pentru lucrările longitudinale (canale). Datele sunt centralizate în tabelul 38.
Tabelul 38
Numărul de lucrări avariate la care au fost identificate anumite cauze The amount of damaged structures for which were identified some triggering reasons
Cauze ale apariţiei avariilor Lucrări hidrotehnice
transversale Canale Corp Anexe
Panta de aterisare mai mare decât cea preconizată 2 0 0 Panta de aterisare mai mică decât cea preconizată 9 11 0 Nesusţinere în aval 27 15 1 Nerealizarea aterisamentului la lucrarea din aval 10 7 0 Materiale necorespunzătoare 95 47 9 Lipsa pintenului terminal 0 6 0 Nerespectarea dimensiunilor elementelor componente ale lucrării 25 9 1 Nerespectarea tehnologiei de execuţie 42 15 5 Nerespectarea numărului de lucrări prevăzut în proiect 3 1 0 Tasarea inegală a terenului de fundaţie 5 1 0 Lipsa operaţiunilor de întreţinere 1 1 1 Cauze naturale (viituri excepţionale, alunecări şi prăbuşiri de maluri etc.) 25 13 2 Uzura în timp (depăşirea duratei normate de funcţionare) 23 8 0 Intervenţii antropice nedorite (drumuri peste aripa barajelor, prin corpul lucrărilor etc.) 32 3 1 Număr total de lucrări 315 124 25 Număr de lucrări cu avarii 196 80 10
Cea mai frecventă cauză de avariere şi cu un impact negativ accentuat asupra stării lucrărilor constă din punerea în operă a unor materiale necorespunzătoare (betoane de mărci inferioare celor prevăzute, bolovani de râu neciopliţi, agregate de râu nespălate, piatră gelivă în zidării etc.). Această cauză a fost identificată în 48% din cazurile de avarii la corpul lucrărilor transversale, în 59% din cazurile de avarii la radierele lucrărilor transversale şi în 90% din cazurile de avarii la canalele de evacuare.
O altă cauză cu pondere importantă, deseori asociată cu prima, este reprezentată de aplicarea unor tehnologii de punere în operă care favorizează apariţia avariilor încă din primii ani de funcţionare a lucrărilor: dozaje inferioare de ciment în reţeta mortarelor şi betoanelor, clădirea neglijentă a pietrelor în zidărie, rosturi create între pietrele de zidărie fără a fi umplute cu mortar gras, rosturi de turnare create în cazul betoanelor, lipsa vibrării betoanelor, executarea radierului la nivelul terenului (fără săparea în albie a locaşului său) etc. Această cauză s-a identificat la circa 20% din lucrările transversale avariate şi la circa 50% din canalele avariate.
Destul de frecvent (la 16% din lucrările cu corpul avariat) au fost semnalate, ca şi cauză a avarierii, intervenţii antropice ulterioare punerii în funcţiune a lucrărilor, prin realizarea de căi de acces peste aripile/pintenii sau prin deversorul lucrărilor, ridicarea de construcţii peste anumite părţi de lucrare, demolarea unor părţi de lucrare pentru a facilita accesul peste vale, trasul lemnelor peste lucrări etc.
Nesusţinerea lucrărilor în aval, cauză favorizantă pentru apariţia afuierilor şi subminărilor corpului lucrărilor transversale sau a radierelor, poate fi datorată fie faptului că lucrarea respectivă este prima din sistemul de amenajare hidrotehnică, fie faptului că prin proiectare s-a admis ipoteza potrivit căreia afuierile uşoare (până la 0,5 m adâncime) nu afectează, practic vorbind, stabilitatea lucrărilor.
73
Este adevărat că afuierile pot rezulta şi ca urmare a nerealizării pantei de aterisare preconizate, stabilite conform recomandărilor din normativul de proiectare (doar pe baza dimensiunilor aluviunilor din albie), dar şi ca o consecinţă a nerealizării aterisamentului la lucrarea din aval, ca urmare a supradimensionării sistemului de lucrări sau ca urmare a avarierii lucrării din aval, care devine incapabilă să mai realizeze aterisament. În plus, panta aterisamentului este variabilă în timp; imediat după viituri, panta este mare datorită transportului şi depunerii de aluviuni grosiere, dar se reduce odată cu trecerea timpului, în perioadele dintre viituri mari, sau cu viituri minore, când predomină depunerea de aluviuni fine, iar aluviunile grosiere sunt antrenate treptat spre aval.
La apariţia degradărilor un rol important îl au viiturile produse în perioada de funcţionare a lucrărilor şi uzura în timp a lucrărilor.
Executarea lucrărilor fără respectarea dimensiunilor proiectate, în special a „părţilor ascunse” (încastrări, fundaţii, pinten etc.), sau proiectarea eronată a diferitelor componente (lungimea şi/sau lăţimea radierului, înălţimea zidurilor de conducere etc.) solicită suplimentar anumite părţi ale construcţiei, generând apariţia evenimentelor comportamentale care le degradează.
Nerealizarea pintenului terminal, combinată cu afuierea, conduce la degradarea rapidă a radierelor şi, într-o fază ulterioară, la afectarea stabilităţii întregii lucrări.
În majoritatea cazurilor, asupra lucrărilor acţionează un complex de cauze care provoacă apariţia avariilor, o avarie nefiind rezultatul direct al unei cauze unice; în acelaşi timp, o cauză poate avea ca efect apariţia mai multor degradări. Spre exemplu, apariţia desprinderilor este favorizată de calitatea slabă a materialelor, coroborată cu producerea de viituri şi uzura în timp a lucrărilor. De asemenea, calitatea slabă a materialului de construcţie poate conduce la apariţia concomitentă a desprinderilor, eroziunilor şi fisurilor.
Dacă viiturile excepţionale, alunecările de maluri şi uzura în timp a lucrărilor sunt cauze asupra cărora nu putem acţiona în mod eficient, în schimb deficitul în calitatea materialelor, nerespectarea tehnologiilor de execuţie, nerespectarea unor dimensiuni ale lucrărilor proiectate (la execuţie) sau dimensionarea eronată etc. sunt cauze asupra cărora se poate interveni printr-un control din ce în ce mai atent pe parcursul activităţii de proiectare şi în faza de execuţie a lucrărilor.
Nu trebuie neglijat nici rolul intervenţiilor de reabilitare periodică (prin reparaţii curente şi reparaţii capitale), fiind mult mai eficientă (atât funcţional, cât şi financiar) acţiunea de refacere a părţilor avariate în faza incipientă de producere a acestora, decât intervenţiile întârziate, realizate numai după producerea unor evenimente cu consecinţe majore, cum ar fi avarierea gravă a lucrărilor sau chiar prăbuşirea acestora.
Disfuncţionalităţile, constând din blocarea deversoarelor, colmatarea radierelor şi a canalelor, instalarea nedorită a vegetaţiei pe şenalul de scurgere (în amonte şi în aval de amplasamentul lucrărilor), reducerea secţiunii albiei în aval de lucrările transversale, precum şi nerealizarea aterisamentelor, deşi nu afectează direct stabilitatea lucrărilor, contribuie la funcţionarea necorespunzătoare a acestora şi la realizarea defectuoasă a funcţiilor atribuite.
Principalele cauze care conduc la apariţia disfuncţionalităţilor sunt viiturile care se produc în bazinele hidrografice şi nerealizarea sistematică, anuală, a intervenţiilor de întreţinere.
Blocarea deversoarelor se datorează viiturilor repetate şi transportului mixt (de flotanţi, blocuri şi aluviuni grosiere), care epuizează mult mai repede capacitatea de retenţie a lucrărilor. În urma blocajului creat, apele de viitură sunt deviate pe trasee nedorite şi sunt puse în pericol nu doar obiectivele de protejat (drumuri, terenuri, clădiri) ci şi părţi ale lucrării transversale, respectiv încastrările în maluri.
Colmatarea radierelor/canalelor are la origine tot transportul masiv de aluviuni din timpul viiturilor, fiind favorizată de prezenţa în albie a resturilor lemnoase (provenite în urma activităţilor de exploatare sau a uscării naturale a vegetaţiei arborescente lemnoase).
Dar, radierele şi canalele pot fi colmatate şi în urma intervenţiilor antropice din imediata apropiere a reţelei hidrografice, prin activităţi de exploatare a lemnului, prin împingerea materialului rezultat din activităţile de reparare sau construcţie a drumurilor, prin depozitarea voluntară a resturilor menajere şi dinţii de disipare a energiei, precum şi contrabarajele amplasate pentru crearea bazinelor disipatoare favorizează colmatarea radierelor cu aluviuni şi corpuri plutitoare. Pe depozitele de aluviuni astfel formate se instalează în scurt timp vegetaţia lemnoasă, care va accentua şi mai mult reducerea secţiunii de scurgere şi, prin acţiunea mecanică a rădăcinilor, este posibilă degradarea gravă a construcţiilor.
74
În condiţiile în care debitul permanent este redus, se instalează vegetaţie lemnoasă (anin, salcie, căprească, soc) şi în aval de lucrările transversale şi pe aterisamentele acestora, obturându-se şenalul de scurgere şi deviindu-se apele de viitură pe trasee care sunt periculoase pentru stabilitatea lucrărilor de corectare a torenţilor.
Îngustarea secţiunii albiei în aval de deversoarele sau de radierele lucrărilor hidrotehnice este cauzată de depunerile de aluviuni din timpul viiturilor sau, cel mai adesea, de neexecutarea degajărilor de albie prevăzute în proiectele tehnice.
Disfuncţionalităţile amintite şi efectele lor negative pot fi eliminate prin realizarea sistematică a activităţilor de întreţinere a lucrărilor de corectare a torenţilor, care vor contribui la realizarea obiectivelor propuse şi la prelungirea perioadei de funcţionare a lucrărilor.
În sfârşit. ca urmare a supradimensionării sistemului de lucrări hidrotehnice, a neproducerii de viituri însemnate în perioada de funcţionare a lucrărilor, sau a avarierii lucrării, se semnalează nerealizarea aterisamentelor la cotele şi pantele prevăzute, cu efecte negative asupra stabilităţii lucrărilor din amonte.
5.2. Recomandări practice
5.2.1. Recomandări privind proiectarea lucrărilor În baza concluziilor desprinse din analiza indicelui de stare, să se acorde prioritate tipurilor de lucrări care
şi-au dovedit viabilitatea în perioada de exploatare (barajele filtrante din beton, barajele din elemente prefabricate, barajele din beton şi barajele din tuburi). Tipurile „vulnerabile” (căsoaiele din lemn şi lucrările din zidărie uscată) să fie evitate în bazinele cu torenţialitate ridicată şi să fie avute în vedere numai în bazine cu torenţialitate redusă şi doar atunci când obiectivele de apărat (economice, ecologice, sociale etc.) sunt de importanţă redusă.
Lucrările transversale (traverse, praguri şi baraje) să fie amplasate în sistem „susţinut”, pe întreaga reţea torenţială vizată la amenajare (în limita fondurilor avute la dispoziţie), cu acordarea unei atenţii speciale pantei de proiectare, prin renunţarea la adoptarea empirică a acestei pante şi prin utilizarea de modele citate în literatura de specialitate, validate prin cercetări, inclusiv în ţara noastră.
Să fie evitată, pe cât posibil, amplasarea în curbă a lucrărilor transversale, iar în cazul confluenţelor cu afluenţi având bazine semnificative să fie evitată poziţionarea de lucrări imediat în aval de confluenţă. Dacă acest lucru nu este posibil sau dacă un astfel de amplasament aduce o creştere substanţială a randamentului de retenţie, să fie amplasate lucrări imediat în amonte de coada aterisamentului pe toate cursurile cu scopul de a prelua primul şoc al viiturilor, de a evita cumularea debitelor torenţiale şi de a evita preluarea şocului astfel rezultat de către o singură lucrare.
La proiectarea canalelor de evacuare să fie adoptate soluţii care să răspundă nu doar criteriului de neerodabilitate a îmbrăcămintei la debitul de vârf al viiturii, ci şi criteriului de nedepunere a aluviunilor în interiorul secţiunii.
Proiectele de execuţie să cuprindă şi soluţii de „înverzire” a sectoarelor de albii prevăzute a fi amenajate cu lucrări hidrotehnice transversale şi canale.
5.2.2. Recomandări privind urmărirea execuţiei lucrărilor Să fie respectate elementele dimensionale ale lucrărilor şi să se asigure executarea integrală a tuturor părţilor
de lucrare, conform soluţiilor stabilite prin proiectele de execuţie. Să fie abandonată soluţia de a executa radierul deasupra terenului (fără săpăturile necesare), precum şi
soluţia de a executa pintenul terminal numai în zona radierului fără încastrările în mal aferente. În timpul execuţiei şi ulterior acesteia, să se evite crearea unor căi de acces peste anumite piese componente
ale sistemului hidrotehnic sau peste anumite părţi ale acestora. O atenţie deosebită să se acorde controlului calităţii materialelor de construcţii, astfel încât acestea să fie
conforme specificaţiilor tehnice din caietele de sarcini, iar tehnologiile de punere în operă să răspundă standardelor de calitate (conform normativelor în vigoare) şi să fie mai bine adaptate atât la condiţiile concrete, de teren şi torenţialitate, cât şi la specificul tipologic, constructiv şi funcţional al lucrărilor care se execută.
75
În sfârşit, să nu fie neglijată activitatea de ecologizare a şantierului, prin executarea tuturor lucrărilor specifice de protecţie a mediului (împăduriri, înierbări, brăzduiri etc.), recepţia obiectivelor de investiţii urmând să fie mai strâns legată de garanţia reuşitei acestei reconstrucţii ecologice.
5.2.3. Recomandări privind monitorizarea lucrărilor Pornind de la sistemul de monitorizare propus în lucrarea de faţă, bazat pe conceptul de „indice de stare” şi
pe inventarul complet al lucrărilor hidrotehnice, să se elaboreze un program de monitorizare sistematică şi permanentă a bazinelor torenţiale amenajate din aria forestieră a ţării, program care să eşaloneze pe urgenţe intervenţiile necesare pentru reabilitarea lucrărilor care au fost afectate de diverse evenimente comportamentale. Într-o primă urgenţă, să fie programate la reabilitare lucrările care, potrivit indicelui de stare, sunt clasificate la categoria „foarte rea”.
Pentru elaborarea şi punerea în aplicare a acestui program de monitorizare să fie creată o bază de date GIS specifică, după modelul celei descrise la § 4.3.1.
Asigurarea executării cu regularitate a operaţiunilor de întreţinere, inclusiv în ceea ce priveşte menţinerea liberă a culoarului pentru scurgerea apelor, precum şi urmărirea sistematică a stadiului de îmbrăcare cu vegetaţie a sectoarelor de albie amenajate cu lucrări hidrotehnice transversale şi canale, trebuie să reprezinte componente de bază ale acţiunii de monitorizare.
În sfârşit, este oportună constituirea unei reţele interconectate de bazine experimentale, predominant forestiere, dotate cu lucrări hidrotehnice de corectare a torenţilor, pentru care să fie testate şi validate ecuaţia indicelui de stare şi tipul de model regresional în baza căruia relevanţa indicelui de stare se transferă de la nivelul de lucrare individuală la nivelul de entitate bazinală.
5.3. Contribuţii personale � Pentru culegerea datelor din teren au fost concepute două fişe de descriere a lucrărilor hidrotehnice, una
pentru cele transversale şi una pentru canalele de evacuare. În cadrul acestor fişe, evenimentele comportamentale sunt sistematizate în funcţie de natura şi modul lor de manifestare (decastrare, afuiere, fisurare, desprindere, eroziune) şi de componenta afectată a lucrării (corp, radier, ziduri de conducere şi pinten terminal, în cazul lucrărilor transversale; radier, zid de gardă şi pinteni în cazul canalelor de evacuare).
� Toate evenimentele comportamentale au fost cuantificate numeric, fiecare avarie sau disfuncţionalitate fiind caracterizată prin mărimi măsurabile, care definesc intensitatea evenimentului. Pornind de la această intensitate şi de la analiza statistică a frecvenţei de apariţie a diferitelor evenimente comportamentale, a fost definit un parametru de sinteză, indicele de stare, care surprinde efectul combinat al celor mai importante avarii. Acest indicator a fost utilizat, mai departe, în analiza şi interpretarea datelor referitoare la starea lucrărilor.
� Fiecare tip de avarie a fost studiat prin prisma frecvenţei de apariţie, în analiză fiind introduse şi constatări cu privire la modul de asociere şi la legăturile ce se formează între unele dintre avarii. Prin intermediul indicelui de stare a fost urmărită şi influenţa intensităţii de manifestare a celor mai importante avarii asupra stării lucrărilor.
� Cu caracter de noutate este definirea unui factor care surprinde influenţa şi impactul lucrării din aval asupra gradului de afuiere al lucrării din amonte.
� Pentru fiecare lucrare semnalată cu avarii sau disfuncţionalităţi, odată cu culegerea datelor de identificare, a celor dimensionale şi a celor comportamentale, s-a făcut o diagnoză vizuală a cauzelor care au generat evenimentele comportamentale. Analiza s-a făcut pentru avarii separat de disfuncţionalităţi, iar în cazul lucrărilor transversale la nivelul corpului lucrării pe de o parte şi la nivelul lucrărilor anexe pe de altă parte. Modul atât de amănunţit în care s-au cules aceste date a permis o analiză statistică a cauzelor care au condus la avarierea lucrărilor, precum şi găsirea răspunsului la întrebarea care avarii sunt generate cu o frecvenţă mai mare sau mai mică de o anumită cauză.
� Utilizând un parametru global, precum indicele de stare, a fost posibilă studierea factorilor care influenţează starea lucrărilor. Influenţe semnificative asupra indicelui de stare au fost găsite în cazul următorilor factori: substratul geologic, panta albiei, lăţimea albiei, poziţia relativă a lucrării din aval, materialul de construcţie, vârsta lucrărilor, înălţimea elevaţiei şi lungimea radierului (în cazul lucrărilor cu radier).
76
� Informaţiile culese din teren, referitoare la lucrările de amenajare a albiilor, au fost centralizate într-o bază de date care surprinde dinamica comportamentală (în cazul revenirii din timp în timp sau după evenimente torenţiale relevante cu noi măsurători ale avariilor şi amplitudinii lor) care, datorită informaţiilor geografice de localizare (longitudine, latitudine), poate fi gestionată în sistem GIS. Datorită caracterului dinamic al bazei de date, exploatarea acesteia poate fi făcută într-un „sistem de monitorizare” conceput şi prezentat în cadrul tezei de doctorat.
� În funcţie de indicele de stare, lucrările (luate individual) au fost clasificate în cinci categorii, iar prin extinderea semnificaţiei indicelui de stare la scara întregului bazin, formaţiunile torenţiale amenajate au fost, la rândul lor, încadrate în funcţie indicele de stare mediu tot în cinci categorii, fiecăreia corespunzându-i o anumită urgenţă de intervenţie. Sistemul propus se bucură de flexibilitate deoarece permite modificarea limitelor între urgenţele de intervenţie în funcţie atât de opţiunea decidentului cât şi de resursele financiare şi/sau umane disponibile. În plus, modalitatea de eşalonare preconizată diminuează, până la anulare, subiectivismul în stabilirea ordinii de intervenţie şi aceasta pentru că indicele de stare înglobează efectele combinate ale multora dintre factorii care se fac responsabili de comportarea în timp a lucrărilor. Mai mult decât atât, răspunsurile la posibilele chestionări sunt disponibile în timp real, o eventuală eşalonare făcută la un moment dat putând fi revizuită oricând într-un interval minim de timp (exemplu după viituri importante).
� Extinderea relevanţei şi semnificaţiei indicelui de stare la scară bazinală a putut scoate în evidenţă şi influenţa jucată de unii parametri morfometrici ai bazinului, aceştia definind o oarecare vulnerabilitate a sistemelor de lucrări. De asemenea, a fost studiată şi influenţa unor factori specifici ai folosinţele din teritoriu, accentul fiind pus pe analiza factorilor care pot reflecta, într-un mod direct sau indirect, influenţa hidrologică a pădurilor de pe versanţii bazinului asupra stării lucrărilor hidrotehnice construite pe reţeaua hidrografică.
Dar, în urma prelucrării datelor avute la dispoziţie, nu s-a putut dovedi existenţa unei corelaţii semnificative din punct de vedere statistic, deşi ca variabile independente au fost considerate, rând pe rând: procentul de pădure din cuprinsul bazinului, proporţia arboretelor aflate în conservare, procentul de răşinoase din compoziţia arboretelor, procentul de arborete echiene, proporţia arboretelor artificiale, productivitatea medie a pădurilor, potenţialul de retenţie mediu pe bazin al vegetaţiei şi indicele de eroziune mediu pe bazin. Ultimii doi sunt parametri de sinteză ai tuturor folosinţelor din bazin.
Rezultatul obţinut nu înseamnă, desigur, o concluzie definitivă, cu atât mai mult cu cât, în condiţiile date, lipsesc măsurătorile directe asupra ploilor care au generat viiturile torenţiale şi care se fac responsabile de declanşarea multora dintre avariile şi disfuncţionalităţile identificate cu ocazia inventarierii şi caracterizării comportării lucrărilor. Pe acest palier, o viitoare aprofundare a cercetărilor este absolut necesară şi oportună, în atenţie urmând să fie avute în vedere şi alte criterii de stratificare a datelor experimentale, precum şi alte metode de prelucrare a acestor date, fie ele clasice (corelaţie parţială, corelaţie multiplă, analiza dublă a varianţei) sau moderne (analiza componentei principale).
� În sfârşit, un ultim element original îl reprezintă modelul matematic (regresional) care include câteva elemente morfometrice importante ale bazinelor de recepţie, durata de funcţionare a lucrărilor, precum şi două variabile care exprimă calitatea hidrologică a folosinţelor terenurilor (potenţialul de retenţie al vegetaţiei din bazin şi indicele de eroziune mediu pe versant). Datorită acestei structuri, modelul stabilit poate fi utilizat atât la prognoze care privesc evoluţia comportamentală a lucrărilor de-a lungul timpului, cât şi la simulări care operează cu diferitele categorii de folosinţă a terenurilor din cuprinsul bazinului.
6. DISEMINAREA REZULTATELOR CERCETĂRILOR ŞI DIRECŢII VIITOARE DE CERCETARE
6.1. Diseminarea rezultatelor cercetărilor Diseminarea rezultatelor obţinute pe parcursul derulării cercetărilor s-a făcut prin participarea şi susţinerea
de comunicări în cadrul unor conferinţe, seminarii, simpozioane etc., şi prin publicarea de capitole de cărţi şi de articole ştiinţifice în reviste cotate ISI şi în publicaţii aflate în baze de date recunoscute de CNCS. De asemenea, rezultatele cercetărilor au fost aplicate şi valorificate într-un amplu proiect de cercetare, desfăşurat pe o perioadă de trei ani (2009-2011), cu titlul „Comportarea în exploatare a diverselor tipuri de lucrări hidrotehnice utilizate
77
în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale”, finanţarea fiind asigurată de Ministerul Educaţiei, Cercetării, Tineretului şi Sportului, în cadrul programului nucleu „Gestionarea durabilă a ecosistemelor forestiere în
contextul modificărilor globale de mediu – GEDEFOR”.
6.1.1. Comunicări ştiinţifice Adorjani A., Davidescu Ş.O., Gancz C., 2008: Combaterea eroziunii solului şi amenajarea bazinelor
hidrografice torenţiale în patrimoniul silvic al României. Simpozionul: „Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Noi concepţii şi fundamente ştiinţifice”, dedicat prof. dr. ing. Stelian Munteanu, membru corespondent al Academiei Române, cu prilejul împlinirii a 90 de ani de la naştere. Academia Română, Bucureşti, 24.09.2008.
Clinciu I., Davidescu Ş.O.,Niţă M.D., 2011: Starea amenajării bazinelor hidrografice torenţiale din
România şi rolul acesteia în reconstrucţia ecologică a ţării. Dezbaterea naţională „Starea şi viitorul pădurilor României”, dedicată Anului internaţional al pădurilor. Academia Română, Bucureşti, 5.05.2011.
Adorjani A., Davidescu Ş.O., Tudose N.C., Ungurean C., Niţă M.D., 2012: Sistem de monitorizare a lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Eşalonarea lucrărilor de reparaţii în bazine hidrografice torenţiale amenajate. Workshop „Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale, predominant forestiere”. Organizat de Regia Naţională a Pădurilor – „Romsilva” în cadrul manifestărilor prilejuite de Luna plantării arborilor – ediţia 2012. Braşov, 2.04.2012.
Davidescu Ş.O., Tudose N.C., Niţă M.D., 2012: Monitoring system for torrent control hydrotechnical
structures. Simpozion internaţional: „The 2nd Forum Carpaticum, From data to knowledge, from knowledge to action” – Stara Lesna, Slovacia, 30.05 – 2.06.2012.
Davidescu Ş.O., Tudose N.C., Ungurean C., Adorjani A., 2012: Consideraţii privind comportarea
lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Colocviu „CAESAR – Mediu 2030: Despăduriri, inundaţii, încălzire globală”. Bucureşti 5.06.2012.
Davidescu Ş.O., Adorjani A., Ungurean C., Tudose N.C., Davidescu A.A., 2012: Torrent – control structures used to improve torrential streams within national forest patrimony and their behaviour during service. Conferinţă internaţională: „Hydrological Hazards and Associated Risks Management”. Bucureşti 8-10.10.2012.
Davidescu Ş.O., Clinciu I., Tudose N.C., 2012: Factors influencing torrent – control structures condition in
a torrential improved watershed. Conferinţă internaţională: „Forest and Sustainable Development 2012”. Braşov 18-19.10.2012
Davidescu Ş.O., Davidescu A.A., Ungurean C., Tudose N.C., Adorjani A., 2012: Remarks concerning undermined transverse hydrotechnical structures used for torrential watershed management in Criş River catchment. Simpozion internaţional: „Factori de risc pentru mediul înconjurător şi siguranţa alimentară”. Oradea 2-3.11.2012.
6.1.2. Articol ştiinţific în publicaţie cotată ISI Davidescu Ş.O., Clinciu I., Tudose N.C., Ungurean C., 2012: An evaluating methodology for torrent –
control structures condition. Annals of Forest Research, vol. 55 (1), 2012, pp. 125-143.
6.1.3. Articole ştiinţifice în publicaţii cotate CNCS şi în volume ale unor conferinţe internaţionale
Davidescu Ş.O., Niţă M.D., Clinciu I., Adorjani A., Tudose N.C., Ungurean C., 2012: Monitorizarea stării lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale şi stabilirea urgenţelor de intervenţie cu reparaţii. Revista Pădurilor. vol. 127, nr. 3, pp: 17-22.
Davidescu Ş.O., Adorjani A., Ungurean C., Tudose N.C., Davidescu A.A., 2012: Torrent – control structures used to improve torrential streams within national forest patrimony and their behaviour during service. Proceedings of International Conference „Hydrological Hazards and Associated Risks Management” (în curs de apariţie).
Davidescu Ş.O., Clinciu I., Tudose N.C., 2012: Factors influencing torrent – control structures condition in
a torrential improved watershed. Proceedings of International Conference „Forest and Sustainable Development 2012” (în curs de apariţie)
78
Davidescu Ş.O., Davidescu A.A., Ungurean C., Tudose N.C., Adorjani A., 2012: Remarks concerning undermined transverse hydrotechnical structures used for torrential watershed management in Criş River catchment. Proceedings of International Conference „Factori de risc pentru mediul înconjurător şi siguranţa alimentară” (în curs de apariţie).
Clinciu I., Davidescu Ş.O.,Niţă M.D., 2012: Starea amenajării bazinelor hidrografice torenţiale din România şi rolul acesteia în reconstrucţia ecologică a ţării. Revista pădurilor vol. 127 nr. 6 (în curs de apariţie).
6.1.4. Capitol de carte Adorjani A., Davidescu Ş.O., Gancz C., 2008: Combaterea eroziunii solului şi amenajarea bazinelor
hidrografice torenţiale în patrimoniul silvic al României. Silvologie vol. VI – Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Noi concepţii şi fundamente ştiinţifice. Editura Academiei Române, Bucureşti, pp. 169-192.
6.1.5. Referate ştiinţifice Davidescu Ş.O. et al. 2009: Comportarea în exploatare a diverselor tipuri de lucrări hidrotehnice utilizate în
amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Proiect de cercetare PN 09460303/2009, Ministerul Educaţiei şi Cercetării, ICAS Bucureşti. 11 p.
Davidescu Ş.O. et al. 2009: Documentare şi precizări metodologice privind elaborarea proiectului „Comportarea în exploatare a diverselor tipuri de lucrări hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale”. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului PN09460303/2009. ICAS Bucureşti. 70 p.
Davidescu Ş.O. et al. 2009: Inventarierea lucrărilor hidrotehnice din B.H. Someş, B.H. Crişuri, B.H. Olt, B.H. Siret (amonte Bistriţa), B.H. Prut şi a modului de îndeplinire a obiectivelor propuse. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului PN09460303/2009. ICAS Bucureşti. 35p.
Davidescu Ş.O. et al. 2010: Identificarea şi sistematizarea degradărilor survenite în exploatarea lucrărilor hidrotehnice din B.H. Someş, B.H. Crişuri, B.H. Olt, B.H. Siret (amonte Bistriţa), B.H. Prut. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului PN09460303/2009. ICAS Bucureşti. 62p.
Davidescu Ş.O. et al. 2011: Inventarierea lucrărilor hidrotehnice din B.H. Tisa, B.H. Mureş, S.H. Banat, B.H. Jiu, B.H. Argeş, B.H. Ialomiţa, B.H. Siret (aval Bistriţa) şi versanţi direcţi Dunăre şi a modului de îndeplinire a obiectivelor propuse. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului PN09460303/2009. ICAS Bucureşti. 43p.
Davidescu Ş.O. et al. 2011: Identificarea şi sistematizarea degradărilor survenite în exploatarea lucrărilor hidrotehnice din B.H. Tisa, B.H. Mureş, S.H. Banat, B.H. Jiu, B.H. Argeş, B.H. Ialomiţa, B.H. Siret (aval Bistriţa) şi versanţi direcţi Dunăre. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului PN09460303/2009. ICAS Bucureşti. 63p.
Davidescu Ş.O. et al. 2011: Analiza cauzelor survenite în cursul exploatării lucrărilor hidrotehnice şi a sistemelor de lucrări. Recomandări tehnice privind utilizarea diferitelor tipuri de lucrări în activitatea de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului PN09460303/2009. ICAS Bucureşti. 131p.
6.2. Direcţii viitoare de cercetare Legat de subiectul abordat în cadrul tezei, se întrevăd următoarele direcţii în aprofundarea cercetărilor:
− perfecţionarea ecuaţiei de determinare a indicelui de stare, în sensul includerii în expresia acesteia a avariilor cu frecvenţă de apariţie redusă (decastrări, fisuri) şi a disfuncţionalităţilor; noua expresie să reflecte, pe cât posibil, şi interacţiunea între evenimentele comportamentale;
− aprofundarea cunoaşterii asupra evoluţiei avariilor şi a modului lor de asociere;
− aprofundarea cunoaşterii privind interacţiunea dintre lucrările hidrotehnice, pe de o parte, şi bazinul hidrografic, pe de altă parte, utilizând şi alte criterii de stratificare a datelor experimentale şi alte metode de prelucrare a acestor date (analiza componentei principale, analiza factorială, corelaţia parţială etc.);
− exploatarea, prin interogare, a modelului regresional al indicelui de stare stabilit la scară bazinală, cu scopul de a obţine predicţii referitoare la comportarea lucrărilor de pe reţeaua torenţială amenajată, în condiţiile în care survin modificări ale potenţialului hidrologic al terenurilor de pe versanţii bazinului.
79
BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ
1. Adorjani A., Davidescu Ş.O., Gancz C., 2008: Combaterea eroziunii solului şi amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale în patrimoniul silvic al României. În Silvologie vol. VI „Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Noi concluzii şi fundamente ştiinţifice”. Editura Academiei Române, Bucureşti pp. 169-192.
2. Bereziuc R., Popovici V. (coord.), 2006: Construcţiile forestiere în contextul gospodăririi durabile a pădurilor. Editura Lux Libris, Braşov, 352 p.
3. Biali G., Popovici N., 2006: Amenajări pentru protecţia şi conservarea solului. Editura Performantica, Iaşi, 358 p.
4. Biali G., Popovici N., 2008: Monitorizarea prin tehnici GIS a degradării erozionale în bazine hidrografice mici cu folosinţe predominant agricole. Studiu de caz. În Silvologie vol. VI „Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Noi concluzii şi fundamente ştiinţifice”. Editura Academiei Române, Bucureşti, pp. 299-308.
5. Boix-Faios C., Barbera G.G., Lopez Bermudez F., Castillo V.M., 2007: Effects of Check Dams, Reforestation and Land Use Changes on River Chanel Morphology: Case Study of the Rogativa Catchment (Murcia – Spain). Science Direct – Geomorphology nr. 91, pp. 103-123.
6. Chang M., 2006: Forest Hydrology – An Introduction to Water and Forest, second edition. CRC Press, Boca Raton, Florida, U.S.A., 474 p.
7. Ciortuz I., Păcurar V.D., 2004: Amelioraţii silvice. Editura Lux Libris, Braşov, 231 p. 8. Clinciu I., 2001b: Valenţe didactico-experimentale, comportarea în exploatare şi efectele lucrărilor de
amenajare a reţelei hidrografice torenţiale din bazinul superior al Tărlungului. Proiect de cercetare, CNCSIS – TIP A, Universitatea „Transilvania” Braşov, 45 p.
9. Clinciu I., (coord.), 2011a: Cercetări privind lucrările de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale din bazinul superior al Tărlungului (amonte de Acumularea Săcele). Editura Universităţii „Transilvania” Braşov, 400 p.
10. Clinciu I., 2011b: Metodologie de exprimare cantitativă a „stării” lucrărilor hidrotehnice de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale. Manuscris la tema de cercetare „Comportarea în exploatare a diverselor tipuri de lucrări hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale” (responsabil ing. drd. Şerban Davidescu), 7 p.
11. Clinciu I., Lazăr N.V., 1997a: Lucrări de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale, Editura didactică şi pedagogică, Bucureşti, 161 p.
12. Clinciu I., Lazăr N.V., 1997b: Efectele lucrărilor de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale. Revista de Silvicultură, an II, nr. 2, pp. 22-25.
13. Clinciu I., Lazăr N.V, 1999: Bazele amenajării torenţilor, Editura Lux Libris, Braşov; 208 p. 14. Clinciu I., Gaspar R., 2005: Comportarea lucrărilor hidrotehnice de amenajare a torenţilor , o problemă de
actualitate a cercetării ştiinţifice. Revista pădurilor, nr. 5. Bucureşti 15. Clinciu I., Gaspar R., 2006: Cercetări privind funcţionalitatea lucrărilor hidrotehnice de amenajare a
torenţilor. Revista pădurilor, nr. 5. Bucureşti. 16. Clinciu I., Oprea V., 2006: Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. În „Construcţiile forestiere în
contextul gospodăririi durabile a pădurilor”. Editura Lux Libris, Braşov, pp. 263-314.
17. Clinciu I., Petriţan I.C., Niţă M.D., Tudose N.C., 2010a: The Typology, Frequency and Magnitude of some Behaviour Events in Case of Torrential Hydrographical Management Works in the Upper Tărlung Watershed. Annals of Forest Research nr. 53 (2), pp 161-174
18. Clinciu I., Petriţan I.C., Niţă M.D., 2010b: Monitoring of the Hydrotechnical Torrent Control Structures. A Statistical Approach. Environmental Engineering and Management Journal, vol. 9, nr. 12. pp 1693-1701.
19. Clinciu I., Petriţan I.C., Niţă M.D., 2012: Magnitude of damage events on hydrotechnical torrent control structures. Environmental Engineering and Management Journal, în curs de apariţie.
20. Conesa-Garcia C., Garcia – Lorenzo R., 2008: Effectiveness of Check – Dams in the control of General Transitory Bed Scouring in Semiarid Catchment Areas (South – East Spain). Water and Environmental Journal, pp. 1-14.
21. Davidescu Ş.O. 2011a: Caracterizarea hidrologică a pădurilor şi lucrările de combatere a bazinelor hidrografice torenţiale, predominant forestiere, din spaţiul hidrografic Crişuri. Raport ştiinţific. Universitatea „Transilvania”Braşov, 48 p.
80
22. Davidescu Ş.O. 2011b: Comportarea în exploatare a lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea albiilor bazinelor hidrografice torenţiale, preponderent forestiere, din spaţiul hidrografic Crişuri. Raport ştiinţific. Universitatea „Transilvania”Braşov. 77 p.
23. Davidescu Ş.O., Clinciu I., 2005: The Status of Watershed Management in Romania. Manuscris, lucrare susţinută la Conferinţa “100 Years of Erosion Control in Bulgaria”, Kârdjali, Bulgaria.
24. Davidescu Ş.O. et al. 2009a: Comportarea în exploatare a diverselor tipuri de lucrări hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Proiect de cercetare PN 09460303/2009, ICAS. 70 p.
25. Davidescu Ş.O. et al. 2009b: Inventarierea lucrărilor hidrotehnice şi a modului de îndeplinire a obiectivelor propuse pentru B.H. Someş, S.H Crişuri, B.H. Olt, B.H Siret amonte Bistriţa şi B.H. Prut. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului de cercetare PN 09460303/2009, ICAS. 35 p.
26. Davidescu Ş.O. et al. 2010: Identificarea şi sistematizarea degradărilor survenite în exploatarea lucrărilor hidrotehnice din B.H. Someş, B.H. Crişuri, B.H. Olt, B.H. Siret (amonte Bistriţa), B.H. Prut. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului PN09460303/2009. ICAS. 62 p.
27. Davidescu Ş.O. et al. 2011a: Inventarierea lucrărilor hidrotehnice şi a modului de îndeplinire a obiectivelor propuse pentru B.H. Tisa, B.H. Mureş, S.H. Banat, B.H. Jiu, B.H. Argeş, B.H. Ialomiţa, B.H. Siret aval Bistriţa şi versanţi direcţi Dunăre. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului de cercetare PN 09460303/2009, ICAS. 43 p.
28. Davidescu Ş.O. et al. 2011b: Identificarea şi sistematizarea degradărilor survenite în exploatarea lucrărilor hidrotehnice din B.H. Tisa, B.H. Mureş, S.H. Banat, B.H. Jiu, B.H. Argeş, B.H. Ialomiţa, B.H. Siret aval Bistriţa şi versanţi direcţi Dunăre. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului PN09460303/2009. ICAS. 63 p.
29. Davidescu Ş.O. et al. 2011c: Analiza cauzelor survenite în cursul exploatării lucrărilor hidrotehnice şi a sistemelor de lucrări. Recomandări tehnice privind utilizarea diferitelor tipuri de lucrări în activitatea de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale. Referat ştiinţific parţial în cadrul proiectului PN09460303/2009. ICAS. 131 p.
30. Davidescu Ş.O., Clinciu I., Tudose N.C., Ungurean C., 2012a: An evaluating methodology for torrent – control structures condition. Annals of Forest Research, vol. 55 (1) 2012. pp 125-143.
31. Davidescu Ş.O., Niţă M.D., Clinciu I., Adorjani A., Tudose N.C., Ungurean C., 2012b: Monitorizarea stării lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale şi stabilirea urgenţelor de intervenţie cu reparaţii. Revista Pădurilor. vol. 127, nr. 3. pp. 17-22
32. Davidescu Ş.O., Adorjani A., Ungurean C., Tudose N.C., Davidescu A.A., 2012c: Torrent – control structures used to improve torrential streams within national forest patrimony and their behaviour during service. Proceedings of International Conference „Hydrological Hazards and Associated Risks Management” (în curs de apariţie).
33. Davidescu Ş.O., Davidescu A.A., Ungurean C., Tudose N.C., Adorjani A., 2012d: Remarks concerning undermined transverse hydrotechnical structures used for torrential watershed management in Criş River catchment. Proceedings of International Conference „Factori de risc pentru mediul înconjurător şi siguranţa alimentară” (în curs de apariţie).
34. Dănescu F., Costăchescu C., Drăgan D., 2010: Corelarea sistemului român de clasificare a solurilor (SRCS, 1980) cu sistemul român de taxonomie a solurilor (SRTS, 2003). Editura Silvică, Voluntari, 80 p.
35. Ficheux R., 1996: Les Monts Apuseni (Bihor). Vallées et aplanissements. Editura Academiei Române, Bucureşti, 535 p.
36. Florescu I.I., Clinciu I., 2009: Măsuri silvotehnice pentru gestionarea durabilă a pădurilor cu funcţii speciale de protecţie hidrologică. Revista de Silvicultură şi Cinegetică, Anul XIV, nr. 25, pp. 9-17.
37. Garcia J.L., Garcia F., Ciulianu A., 2011: The works in the torrential correction and their effect after a century. Proceedings of the Biennial International Symposium “Forest and Sustainable Development”. Transylvania University Publishing House. pp. 415-420.
38. Gaspar R., 1984. Norme tehnice pentru urmărirea comportării în timp a lucrărilor de construcţii folosite în amenajarea torenţilor. ICAS – Ministerul Silviculturii. Bucureşti, 15 p.
39. Gaspar R., Apostol Al., Costin A., 1972a: Comportarea lucrărilor hidrotehnice de corectare a torenţilor în timpul viiturilor din anul 1970. Revista pădurilor nr. 1. Bucureşti
81
40. Gaspar R., Clinciu I., 2006: Cercetări privind stabilitatea şi rezistenţa lucrărilor hidrotehnice de amenajare a torenţilor. Revista pădurilor nr. 3. Bucureşti
41. Giurgiu V., 1972: Metode ale statisticii matematice aplicate în silvicultură. Editura Ceres, Bucureşti, 566 p.
42. Giurgiu V., Clinciu I. (sub red.)., 2008: Silvologie – VI: Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Noi concepţii şi fundamente ştiinţifice. Editura Academiei Române. Bucureşti. 371p.
43. Lazăr N.V., 1984: Contribuţii la studiul torenţilor din bazinul hidrografic Sebeş (Monografie morfohidrologică). Teză de doctorat. Universitatea din Braşov. 198 p.
44. Lazăr N.V., Clinciu I., 1992: Unele semnificaţii ale procentului de împădurire şi importanţa lor. Revista pădurilor an 107, nr. 4, pp. 27-30.
45. Lazăr N.V., Gaspar R., Clinciu I., 1993: Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. În „Din istoricul şi activitatea Institutului de Cercetări şi Amenajări Silvice 1933-1993”. Editura Tehnică Silvică, Bucureşti, pp.85-92.
46. Lazăr N.V., Gaspar R. et al., 1994: Cercetări privind stabilitatea, rezistenţa şi funcţionalitatea lucrărilor de amenajarea torenţilor. Tema 12RA/94. referat ştiinţific final. ICAS. Bucureşti
47. Leahu I., 2001: Amenajarea pădurilor. Editura Didactică şi pedagogică, Bucureşti, 616 p. 48. Lupaşcu F., 2009: Cercetări privind comportarea şi efectele lucrărilor de amenajare a reţelei
hidrografice torenţiale din bazinul superior al Someşului Mic. Rezumatul tezei de doctorat. Universitate „Transilvania” din Braşov, 64 p.
49. Lupaşcu F., Clinciu I., 2008: Unele rezultate ale cercetărilor privind comportarea lucrărilor de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale din bazinul superior al Someşului Mic. Volumul: Pădurea şi dezvoltarea durabilă. Editura Universităţii „Transilvania” din Braşov.
50. Lupaşcu F., Clinciu I., 2009a: Systems and Types of the Torrential Hydrographical Management Works Performed from the upper Somesul Mic Watershed. Bulletin USAMV Horticulture nr. 66(2). Cluj-Napoca, pp 638-643
51. Lupaşcu F., Clinciu I., 2009b: Unele rezultate ale cercetărilor privind efectele lucrărilor de amenajare a reţelei hidrografice torenţiale din bazinul superior al Someşului Mic. Revista pădurilor nr. 3. Bucureşti, pp. 3-9.
52. Marcu M., Marcu V., 1999: Meteorologie şi climatologie forestieră. Reprografia Universităţii Transilvania, Braşov
53. Marion A., Lenzi M.A., Comiti F., 2004: Effect of sill spacing and sediment size grading on scouring at grade-control structures. Earth Surf., Process. Landforms 29, pp 983-993.
54. McSaveney M.J., Davies T.R.H., 2005: Engineering for debris flows in New Zeeland. in Debris-flow Hazards and Related Phenomena. Praxis. Springer Berlin Heidelberg. pp. 635-658.
55. Mircea S., 2002: Formarea, evoluţia şi strategia de amenajare a ravenelor. Editura BREN. Bucureşti. 209 p.
56. Mircea S., 2008: Eroziunea în adâncime în bazinele hidrografice torenţiale mici, cu folosinţe predominant agricole, şi impactul acesteia asupra mediului. În Silvologie vol. VI „Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Noi concluzii şi fundamente ştiinţifice”. Editura Academiei Române, Bucureşti pp. 199-214.
57. Mircea S., Vasilescu C., Mircea A., 1992: Observaţii asupra modului de comportare a lucrărilor hidrotehnice transversale executate pe formaţiunile torenţiale din b.h. Olăneşti. Buletin Ştiinţific, Seria E, Vol. 34, U.S.A. Bucureşti.
58. Mircea S., Petrescu N., Călin I.A., Muşat M., 2009: Some aspects concerning GIS utilization on soil erosion control in Romania. Annals Food Science and Technology, Târgovişte.
59. Munteanu S.A., Traci C., Clinciu I., Lazăr N.V., Untaru E., 1991: Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale prin lucrări silvice şi hidrotehnice, vol. I, Editura Academiei Române, Bucureşti, 328 p.
60. Munteanu S.A., Traci C., Clinciu I., Lazăr N.V., Untaru E., Gologan V., 1993: Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale prin lucrări silvice şi hidrotehnice, vol. II, Editura Academiei Române, Bucureşti, 311 p.
61. Nicolescu N.V., 2003. Silvicultură. Silvotehnică. Editura Universităţii Transilvania, Braşov, 103 p.
62. Niţă M.D., Clinciu I., 2012: Construcţii hidrotehnice în amenajarea bazinelor hidrografice. Îndrumar de aplicaţii practice. Editura Universităţii Transilvania din Braşov, 48p.
63. Oprea V., Apostol A., Marineaţă V., Lescar L., 1984: Îndrumar tehnic pentru întreţinerea şi repararea lucrărilor de ameliorare a terenurilor degradate şi de corectare a torenţilor din fondul forestier. ICAS Bucureşti, 64 p.
82
64. Păcurar V.D., 2005: Utilizarea sistemelor de informaţii geografice în modelarea şi simularea proceselor hidrologice. Editura Lux Libris, Braşov, 152 p.
65. Păcurar V.D., 2008: Modelarea şi simularea proceselor hidrologice şi erozionale în bazinele hidrografice împădurite la începutul secolului XXI. În Silvologie vol. VI „Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Noi concluzii şi fundamente ştiinţifice”. Editura Academiei Române, Bucureşti pp. 215-238.
66. Petriţan I.C., 2008: Contribuţii la studiul statistic al parametrilor morfometrici şi morfohidrologici ai bazinelor hidrografice mici, predominant forestiere. Rezumatul tezei de doctorat, Universitatea Transilvania din Braşov, 60 p.
67. Pop E.I., 1971: Geologie generală. Editura Didactică şi Pedagogică. Bucureşti, 495 p. 68. Popovici, N., Biali G., 2002: Sisteme geoinformaţionale. Editura” Gheorghe Asachi”, Iaşi. 69. Remaître A., van Asch Th. W. J., Malet J.-P., Maquaire O., 2008: Influence of check dams on debris-flow
run-out intensity, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 8, pp. 1403–1416. 70. Tamaş, Ş, Clinciu, I., 2006: Cercetări privind posibilităţile de utilizare a GIS în fundamentarea
hidrologică a proiectării lucrărilor de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale. Contract de cercetare nr.99-2004. Beneficiar Regia Naţională a Pădurilor Bucureşti.
71. Târziu D., 1997: Pedologie şi staţiuni forestiere. Editura Ceres, Bucureşti, 72. Târziu D., Spârchez Gh., 1997: Elemente de geologie şi geomorfologie. Editura Lux Libris, Braşov 73. Tomoioagă Gh., 1999: Cercetări privind deficienţele lucrărilor hidrotehnice de amenajare a torenţilor în
perioada de exploatare, în vederea îmbunătăţirii activităţii de întreţinere a acestora. Referat ştiinţific final. ICAS Bucureşti, 42 p.
74. Tudose N.C., Clinciu I., 2010: Research Concerning the Effect of the Torrential Hydrographic Network Management Works in the Upper Watershed Cârcinov River. Bulletin of the Transylvania University of Braşov, Series II: Forestry – Wood Industry – Agricultural Food Engineering, pp 107-114.
75. Tudose N.C., 2011: Cercetări privind fundamentarea amenajării torenţilor din bazinul superior al râului Cârcinov (B.H. Argeş). Teză de doctorat. Universitatea „Transilvania” Braşov, 271 p.
76. Ungurean C. et al., 2007: Combaterea eroziunii solului si amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale in patrimoniul silvic din spaţiul hidrografic Crişuri. ICAS Bucureşti, 73 p.
77. Zeng Q.,L., Yue Z.,Q., Yang Z.,F., Zhang, X.,J., 2009: A case study of long-term field performance of check-dams in mitigation of soil erosion in Jiangjia stream, China. Environ Geol 58., pp. 897 – 911.
78. ***, 1969: Ameliorarea terenurilor degradate şi corectarea torenţilor din Perimetrul Sălişte de Vaşcău. Faza PE. Manuscris. ICAS Bucureşti.
79. ***, 1973: Lucrări de corectarea torenţilor pentru protejarea amenajărilor hidrotehnice Drăgan – Iad (Valea Bisericii, Pârâul Lungşor). Faza PE. Manuscris. ICAS Bucureşti.
80. ***, 1974a: Lucrări de corectarea torenţilor pentru protejarea amenajărilor hidrotehnice Drăgan – Iad (Pârâul Pinului). Faza PE. Manuscris. ICAS Bucureşti.
81. ***, 1974b: Corectarea torenţilor şi ameliorarea terenurilor degradate din perimetrul Corbeşti, judeţul Bihor. Faza PFU. Manuscris. ICAS Bucureşti.
82. ***, 1976: Corectarea torenţilor şi ameliorarea terenurilor degradate din bazinul hidrografic Valea Bociu. Faza PFU. Manuscris. ICAS Bucureşti.
83. ***, 1977: Amenajarea torenţilor de la drumul naţional 74 Buceş – Abrud. Faza PE. Manuscris. ICAS Bucureşti.
torenţilor şi consolidarea haldelor de steril. Faza PT+CS. Manuscris. ICAS Bucureşti.
103. ***, 2006: Corectarea torenţilor din bazinul hidrografic Valea Crăiasa. Obiect II. Valea Fagului, Valea Sibişoara, Pârâul Pietrele Roşii. Faza PT. Manuscris. ICAS Bucureşti.
84
REZUMAT Lucrarea de faţă se referă la comportarea în exploatare a lucrărilor hidrotehnice utilizate în amenajarea
albiilor torenţiale din spaţiul hidrografic Crişuri şi aduce o serie de contribuţii legate de evenimentele comportamentale, modul lor de asociere, cauzele şi factorii care le generează/favorizează, realizând şi fundamentarea ştiinţifică a unui nou sistem de monitorizare al construcţiilor hidrotehnice, precum şi a unui sistem de încadrare a bazinelor hidrografice amenajate pe urgenţe de intervenţie, în funcţie de starea lucrărilor.
Teza de doctorat este structurată pe 6 capitole: Introducere; Scopul, obiectivele şi localizarea cercetărilor; Metoda de cercetare; Rezultate şi discuţii; Concluzii generale şi contribuţii personale; Diseminarea rezultatelor şi direcţii viitoare de cercetare.
Capitolul 1 „Introducere” prezintă spaţiul hidrografic Crişuri în contextul amenajării bazinelor hidrografice torenţiale din România, tipurile de lucrări utilizate în această activitate şi stadiul actual al preocupărilor privind comportarea lucrărilor.
În Capitolul 2 „Scopul, obiectivele şi localizarea cercetărilor” sunt prezentate, într-un mod concis atât scopul şi cele 7 obiective ale cercetărilor, cât şi încadrarea geografică a teritoriului studiat.
Capitolul 3 „Metoda de cercetare” este structurat pe 4 subcapitole distincte şi prezintă aspectele metodologice, care au stat la baza cercetărilor, insistându-se pe acele componente ale metodei de cercetare care au caracter de noutate. Astfel, în prima parte, se face o prezentare a modalităţii alegerii bazinelor studiate din punctul de vedere al comportamentului lucrărilor hidrotehnice din cuprinsul lor, precum şi o sistematizare a evenimentelor comportamentale, care simplifică clasificarea actuală a acestora. Modul de culegere a datelor din teren, concretizate în cele două modele de fişe de descriere a lucrărilor sunt prezentate şi explicate în partea a doua a capitolului. Aprecierea şi evaluarea intensităţii fiecărui eveniment comportamental fac obiectul celui de-al treilea subcapitol al metodologiei. În ultima parte a capitolului este prezentat un model original de exprimare cantitativă a stării lucrărilor hidrotehnice, prin intermediul unui parametru unic (indice de stare), care ilustrează efectul cumulativ al celor mai importante avarii survenite în exploatare. Acest nou indicator a fost utilizat, mai departe, în analiza şi interpretarea datelor referitoare la starea lucrărilor, iar prin extinderea însemnătăţii sale la nivel de formaţiune torenţială şi bazin hidrografic torenţial amenajat a fost posibilă şi analiza factorilor externi care influenţează starea lucrărilor.
Capitolul 4 „Rezultate şi discuţii” începe cu o prezentare a pădurilor şi terenurilor forestiere din cuprinsul spaţiului hidrografic Crişuri şi caracterizarea acestora din punct de vedere hidrologic, alături de o prezentare a lucrărilor de combatere a eroziunii solurilor şi amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale din întregul spaţiu hidrografic analizat.
Comportamentul lucrărilor hidrotehnice a fost studiat pe un eşantion reprezentativ alcătuit din 340 lucrări hidrotehnice amplasate pe 53 de formaţiuni torenţiale din 10 bazine hidrografice torenţiale şi perimetre de ameliorare. Evenimentele comportamentale identificate, clasificate ca avarii şi disfuncţionalităţi, sunt analizate separat, fiind evidenţiat modul lor de asociere. Pentru lucrările hidrotehnice transversale a fost realizată o ierarhizare a evenimentelor comportamentale în funcţie de impactul lor asupra stării lucrărilor. De asemenea, pentru această categorie de lucrări, au fost studiaţi şi factorii care influenţează starea lucrărilor, precum şi cauzele care generează sau favorizează avarierea lucrărilor.
Ultima parte a capitolului destinat rezultatelor prezintă o abordare nouă în monitorizarea lucrărilor hidrotehnice de amenajare a albiilor torenţiale, bazată pe indicele de stare, considerând că acest parametru ilustrează, în mod obiectiv, starea lucrărilor. Pornind de la însemnătatea indicelui de stare la nivel de bazin hidrografic a fost posibilă proiectarea unui sistem de încadrare a bazinelor amenajate pe urgenţe de intervenţie. În final, se prezintă un model statistico – matematic al indicelui de stare mediu pe bazin, stabilit în funcţie de vârsta medie a lucrărilor şi de trei categorii de parametri exprimaţi la scară bazinală (parametri morfometrici, parametri care caracterizează pădurile şi parametri hidrologici sintetici ai folosinţelor).
Capitolul 5 „Concluzii generale, recomandări practice şi contribuţii personale” realizează o sinteză a aspectelor cercetate şi a concluziilor rezultatelor, alături de un set de recomandări practice care subliniază aplicabilitatea practică a întregului demers ştiinţific. De asemenea, sunt scoase în evidenţă acele aspecte ale cercetărilor care aduc ceva nou în sfera tematicii abordate.
Capitolul 6 „Diseminarea rezultatelor şi direcţii viitoare de cercetare” face o trecere în revistă a diseminării rezultatelor cercetărilor în cadrul comunicărilor ştiinţifice, a revistelor şi cărţilor de specialitate, precum şi în cadrul altor cercetări similare. În final sunt schiţate câteva direcţii în care pot fi continuate şi aprofundate cercetările viitoare.
Ultima parte a lucrării cuprinde bibliografia consultată şi 10 anexe în care sunt redate inventarul bazinelor hidrografice torenţiale şi a perimetrelor de ameliorare din spaţiul hidrografic Crişuri şi baza de date referitoare la lucrările hidrotehnice studiate.
85
ABSTRACT This paper refers to the behaviour of torrent control structures used within Criş Catchment during their
service, and brings a series of contributions related to behavioural events, how they relate to each other, the reasons and factors that trigger / favour them, leading to the substantiation of a new monitoring system for these structures, as well as of a new method to establish their repair order.
The thesis is organized on 6 chapters: Introduction; Research aim, objectives and location; Research methodology; Results and discussions; General conclusions, practical recommendations and personal contributions; Dissemination of the results and future research tendencies.
The first chapter “Introduction” presents Criş Catchment within the context of Romanian torrential watershed management, torrent control structure types used to improve torrential streams and the actual knowledge about torrent control structures behaviour.
In the second chapter “Research aim, objectives and location” in a concise manner are shown both the aim and the 7 objectives of the research, as well as the geographic location of studied territory.
The third chapter “Research methodology” is divided into four distinct sections and presents methodological issues that formed the basis of research, focusing especially on the new methods developed in this research. Therefore, the first section is an overview on how studied watersheds have been selected, along with a new systematization of behavioural events which simplifies the current classification. Data collection using two sheet models in order to describe structures is presented and explained in the second section of the chapter. The assessment and evaluation of behavioural event intensity cover the third section. In the last section an original model referring to the condition of torrent control structures is presented. This model defines a new parameter (condition rate), that emphasizes the cumulative effect of the most important damages occurred during torrent control structure service. This new indicator has been used further to analyze data concerning structure condition. Analysis of the external factors that influence torrent control structures was possible, by extending the significance of the condition rate to an entire managed stream or torrential watershed.
Chapter 4 “Results and discussions” starts with a presentation of forests and terrains aimed to forest management within Criş Catchment and their hydrologic efficiency, along with an inventory of erosion control and torrent control works, built in the studied region.
The behaviour of torrent control structures was studied using a representative sample formed by 340 structures built on 53 streams from 10 torrential watersheds and improvement perimeters. Identified behavioural events classified as damages and dysfunctions were individually analyzed, emphasizing how they relate to each other. For transverse works (traverses, sills and dams) a ranking of behavioural events according to their impact over structure condition was established. Likewise, factors that trigger or favour as well as the reasons that lead to behavioural events were analyzed for transverse structures.
The last section of the chapter presents a new approach on monitoring torrent control structures, based on the condition rate, because this parameter reflects, objectively, the status of a torrent control structure. Using the average condition rate for all the structures built on a torrential stream or within a watershed, a method to establish the repair order of these structures was designed. A statistical mathematical model of the watershed average condition rate is presented. The model is established depending on the average age of the structures and three categories of watershed features (morphometric parameters, characteristics of the forest structure within the watershed and synthetic hydrological factors of all the land use in the watershed).
Chapter 5 “General conclusions, practical recommendations and personal contributions” is a synthesis of all studied issues and their conclusions, along with some recommendations that emphasize the practical applicability of the scientific approach. Also, in this chapter, those aspects that bring novelty in the thematic area were highlighted.
Chapter 6 “Dissemination of the results and future research tendencies” make an overview of the results dissemination at conferences, scientific journals or books, as well as in other research projects. In the end some possible directions to continue future research are outlined.
The last part of the thesis includes references and 10 appendices containing the inventory of managed torrential watersheds or improvement perimeters within Criş catchment and the whole database referring to studied torrent control structures.
86
CURRICULUM VITAE
DATE PERSONALE Nume: DAVIDESCU
Prenume: ŞERBAN – OCTAVIAN Data naşterii: 3 iulie 1972
Locul naşterii ARAD, România Stare civilă: căsătorit
Loc de muncă: Institutul de Cercetări şi Amenajări Silvice (ICAS) – staţiunea Braşov Braşov, str. Cloşca nr. 13, jud. Braşov.
STUDII LICEALE 1986-1990: Liceul de matematică – fizică Emanuil Gojdu Oradea.
STUDII UNIVERSITARE 1990-1995: Universitatea „Transilvania” Braşov
Facultatea de Silvicultură şi Exploatări Forestiere.
ACTIVITATE PROFESIONALĂ 1995-1996: SETTPPL Oradea – inginer 1996-1997: UM01334 Oradea – stagiu militar obligatoriu
1997-1998: Ocolul silvic Oradea – silvicultor 1998-2000: Universitatea din Oradea, Facultatea de Protecţia Mediului –
asistent universitar titularizat prin concurs 2000-2005: ICAS Braşov – inginer proiectant gr. III
2008-prezent: ICAS Braşov – inginer dezvoltare tehnologică gr. I.
ACTIVITATE ŞTIINŢIFICĂ Articole ştiinţifice: 11, din care unul în revistă cotată ISI. Comunicări ştiinţifice: 13, din care două în străinătate.
Proiecte de cercetare: 17, din care responsabil (director de proiect) la 6. Alte documentaţii elaborate: 46 studii şi proiecte de amenajare a bazinelor hidrografice torenţiale,
din care la 7 şef de proiect; 6 studii şi proiecte de reconstrucţie ecologică;
161 studii şi proiecte de înfiinţare a perdelelor forestiere de protecţie; 5 studii şi proiecte de reabilitare drumuri forestiere,
din care la 3 şef de proiect 3 documentaţii topo – cadastrale;
1 proiect de reabilitare păstrăvărie.
LIMBI STRĂINE Engleză, Franceză.
87
CURRICULUM VITAE
PERSONAL INFORMATION Second name: DAVIDESCU
First name: ŞERBAN – OCTAVIAN Birth date: 1972 July 3rd
Birth place: ARAD, Romania Marital status: married
Workplace: Forest Research and Management Institute (ICAS) –Braşov station Braşov, 13, Cloşca street, Romania.
HIGH SCHOOL 1986-1990: Emanuil Gojdu Lyceum Oradea (Bihor department)
UNIVERSITY 1990-1995: University „Transilvania” Braşov
Faculty of Forestry and Forest Engineering
OCCUPATIONAL ACTIVITIES 1995-1996: SETTPPL Oradea – engineer 1996-1997: UM01334 Oradea – compulsory military service
1997-1998: Oradea Forest District – forester 1998-2000: University of Oradea, Faculty of Environmental Protection –
