View
248
Download
3
Category
Preview:
Citation preview
CERCETĂRI PRIVIND SIGURANȚA ÎN
EXPLOATARE A AMENAJĂRILOR HIDROTEHNICE
- REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT -
Conducător ştiinţific, Doctorand,
prof. univ. dr. ing. ION GIURMA ing. CIPRIAN VOROVEI
– Iași, 2017 –
UNIVERSITATEA TEHNICĂ ,,GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI
FACULTATEA DE
HIDROTEHNICĂ, GEODEZIE ŞI INGINERIA MEDIULUI
UNIVERSITATEA TEHNICA "GHEORGHE ASACHI" DIN IA~I
RECTORATUL
CUre:
Va facem cunoscut ca, in ziua de 28.09.2017 la ora 11:00, in Sala de Conferinte din sediul
Decanatului Facultatii de Hidrotehnica, Geodezie si Ingineria Mediu1ui, va avea loc sustinerea
publica a tezei de doctorat intitulata:
"CERCETARI PRIVIND SIGURANTA IN EXPLOATARE A AMENAJARILOR
IDDROTEHNICE"
elaborata de domnul ing. CIPRIAN VOROVEI In vederea conferirii titlului stiintific de doctor.
Comisia de doctorat este alcatuita din:
1. prof. dr. ing. Florian StatescuUniversitatea Tehnica "Gh. Asachi" din Iasi
2. prof. dr. ing. Ion GiurmaUniversitatea Tehnica "Gh. Asachi" din Iasi
3. prof. dr. iog. Constantin FlorescuUniversitatea "Politehnica" din Timisoara
4. prof. dr. ing. Daniel Bucur referent oficialUniversitatea de Stiinte Agricole si Medicina Veterinara "Ion lonescu ~e la Brad" din Iasi
5. prof. dr. ing. Dorin Cotiusca-Zauca referent oficialUniversitatea Tehnica "Gh. Asachi" din Iasi
presedinte
conducator de doctorat
referent oficial
Cu aceasta ocazie va invitam sa participati la sustinerea publica a tezei de doctorat.
Mulţumiri
Pe această cale doresc să adresez calde mulțumiri domnului prof. univ. dr. ing. Ion Giurma,
pentru susținerea și îndrumarea din perioada studiilor doctorale, de pregătire şi finalizarea prezentei
teze de doctorat. Îmi exprim aprecierea și recunoștința față de domnii profesori referenți pentru
amabilitatea și bunăvoința de a întruni această comisie.
Totodată, mulțumesc domnului s. l. dr. ind. Petru Cercel pentru sfaturile și învățăturile din
această perioadă de întocmire a prezentei lucrări.
Mulțumesc domnilor profesori din cadrul Facultății de Hidrotehnică, Geodezie și Ingineria
Mediului, pentru că fiecare în parte a contribuit la formarea mea profesională, iar această lucrare are
ca fundament cunoștințele dobândite de la domniile lor de-a lungul timpului.
De asemenea, mulțumesc conducerii Nodului Hidrotehnic Stânca-Costești pentru
amabilitatea de a-mi pune la dispoziție datele necesare în vederea elaborării lucrării de doctorat.
Dar nu în ultimul rând, mulțumesc familiei și soției pentru sprijinul necondiționat și
motivația de care am avut parte.
Ciprian Vorovei
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 1 =
Cuprins
Cuprins .............................................................................................................................. 1
Capitolul I. Amenajări hidrotehnice ....................................................................................... 3
Capitolul II. Siguranța și riscul amenajărilor hidrotehnice .................................................... 5
II.1. Aspecte generale ........................................................................................................... 5
II.2. Pagube și evaluarea lor ................................................................................................. 5
II.3. Cauzele accidentelor ..................................................................................................... 6
II.4. Supravegherea comportării în timp................................................................................ 7
II.5. Statistica accidentelor la barajele din România și justificarea cercetărilor pentru baraje
de pământ ............................................................................................................................... 7
Capitolul III. Bazele teoretice privind curgerea apei prin medii permeabile ........................ 9
III.1. Schematizarea mediilor permeabile ............................................................................... 9
III.2. Legea lui Darcy ............................................................................................................ 9
III.3. Spectrul hidrodinamic ................................................................................................... 9
Capitolul IV. Calculul infiltrațiilor ........................................................................................ 11
IV.1. Problema infiltrațiilor pe sub baraj .............................................................................. 11
IV.2. Calculul infiltrațiilor la baraje omogene de pământ ..................................................... 13
Capitolul V. Studiu de caz: nodul hidrotehnic Stânca-Costești ............................................ 15
V.1. Prezentarea generală a acumulării ............................................................................... 15
V.1.1. Amplasare ........................................................................................................... 15
V.1.2. Lucrări componente ale amenajării ..................................................................... 15
V.1.3. Niveluri, volume și suprafețe caracteristice .......................................................... 17
V.1.4. Barajul principal.................................................................................................. 17
V.2. Solicitările lucrării ...................................................................................................... 18
V.2.1. Nivelul în lac ........................................................................................................ 18
V.2.2. Viituri înregistrate ............................................................................................... 19
Capitolul VI. Modelarea infiltrațiilor prin barajul principal de pământ Stânca-Costești .. 20
VI.1. Realizarea modelului în GeoStudio SEEP/W .............................................................. 20
VI.1.1. Selectarea datelor și a secțiunii de calcul ............................................................. 20
VI.1.2. Introducerea datelor inițiale ................................................................................ 23
VI.1.3. Discretizarea modelului în elemente finite ............................................................ 24
VI.1.4. Condiții de margine ............................................................................................. 24
VI.1.5. Calibrarea modelului ........................................................................................... 25
VI.1.6. Rezultate în urma calibrării modelului ................................................................. 25
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 2 =
VI.2. Calculul infiltrațiilor prin metode analitice .................................................................. 28
VI.2.1. Stabilirea secțiunii de calcul ................................................................................ 28
VI.2.2. Determinarea relației analitice ............................................................................ 29
VI.2.3. Determinarea poziției lui h1 ................................................................................. 29
VI.2.4. Determinarea lui h1, pentru Zona II ..................................................................... 33
VI.2.5. Parabola lui Dupuit ............................................................................................. 34
VI.2.6. Asemănarea cu o dreaptă ..................................................................................... 35
VI.2.7. Compararea rezultatelor analitice cu datele măsurate ......................................... 36
VI.3. Viitura din anul 2008 .................................................................................................. 38
VI.3.1. Trasarea parabolei lui Dupuit .............................................................................. 39
VI.3.2. Trasarea dreptei de infiltrații ............................................................................... 39
VI.3.3. Simularea viiturii în GeoStudio SEEP/W .............................................................. 39
VI.3.4. Interpretarea rezultatelor ..................................................................................... 43
VI.4. Simularea viiturii din anul 2010 .................................................................................. 45
VI.4.1. Trasarea parabolei lui Dupuit .............................................................................. 46
VI.4.2. Trasarea dreptei de infiltrații ............................................................................... 46
VI.4.3. Simularea viiturii în GeoStudio SEEP/W .............................................................. 46
VI.4.4. Interpretarea rezultatelor ..................................................................................... 51
Capitolul VII. Concluzii și contribuții personale .................................................................. 53
VII.1. Concluzii generale ...................................................................................................... 53
VII.2. Contribuții personale ................................................................................................... 56
Bibliografie ............................................................................................................................ 57
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 3 =
Capitolul I. Amenajări hidrotehnice
Istoria ne-a dovedit că de-a lungul timpului, oamenii s-au așezat lângă cursurile de apă
tocmai pentru a satisface nevoia de apă potabilă, atât pentru ei cât și pentru animale. Odată cu
creșterea comunității, accesul facil al fiecărui om la sursa de apă devine din ce în ce mai
anevoios. Din acest motiv, pentru a putea continua dezvoltarea ca societate, oamenii au gândit și
realizat acumulări de apă cu scopul de a o distribui tuturor membrilor comunității și pentru a crea
rezerve de apă. Construirea de baraje pe cursurile de apă devine metoda principală prin care se
realizau acumulările de apă. În acest mod, s-au dezvoltat marile civilizații (Egipt, Persia,
Imperiul Roman, etc.) punând bazele primelor acumulări de apă consemnate de istorie. [14]
Primele baraje realizate au fost cele din pământ și anrocamente. Sunt consemnate
barajele: Saad-El-Katara în Egipt (construit probabil cu circa 4800 de ani în urmă), unele baraje
ridicate cu peste 3000 de ani în urmă pe râurile Amu-Daria și Sir-Daria, barajele din Ceylon,
Siria, India, Japonia, încă de la începutul erei noastre. Baraje din pământ și anrocamente
construite în India și Japonia, în jurul anului 1000, mai sunt și astăzi în funcțiune. [50]
În România printre primele amenajări consemnată este Acumularea Dracșani (jud.
Botoșani) ce datează din timpul domniei lui Ștefan cel Mare.
Progrese importante în proiectarea și construcția barajelor au fost realizate în parte ca un
rezultat al experienței dobândite din exploatarea cu succes a marii majorități a barajelor sau din
postanaliza accidentelor și incidentelor apărute în exploatarea sau construcția unora dintre ele.
Proiectarea asistată de calculator, a devenit în prezent o practică curentă, asigurând o eficiență
maximă a procesului de proiectare, cu costuri minime. [77]
Până în anul 1900 au fost realizate aprox. 400 de baraje cu o înălțime mai mare de 15m.
Acestea au rolul de a stoca apa pentru perioadele deficitare, de a atenua viiturile și de a controla
debitele furnizate în aval. Totodată barajele înalte creează concentrări de căderi de apă utilizabilă
pentru generarea energiei hidroelectrice. Din acest considerent, după anul 1900 construirea de
baraje cunoaște o creștere spectaculoasă (Figura I.1). [77]
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 4 =
Figura I.1 – Evoluția numărului de baraje după perioada construcției [77] [127]
În China, este construit și cel mai înalt baraj din lume: Jinping 1 (Jinping 1st Cascade), pe
râul Yalong. Acesta este un baraj în arc, cu o înălțime H = 305 m și o lungime a coronamentului
L = 569 m.
În prezent cea mai mare acumulare este cea realizată de către barajul Kariba situat pe râul
Zambezi, amplasat la granița dintre Zimbabwe și Zambia, cu o înălțime de H = 128 m și o
lungime la coronament de L = 579 m. În spatele barajului se formează o acumulare de
180.600.000.000 m3, adică 180.6 km
3.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 5 =
Capitolul II. Siguranța și riscul amenajărilor hidrotehnice
II.1. Aspecte generale
Construcțiile hidrotehnice sunt lucrări de mare anvergură, ce au un impact semnificativ
asupra societății. În cazul cedării lor, afectează activitățile din zonă, așezările și viețile
oamenilor. Din acest considerent siguranța construcțiilor hidrotehnice reprezintă un aspect foarte
important de care trebuie să se țină cont în toate etapele lucrării: proiectare, execuție și
exploatare.
În ultima perioadă, tehnica de execuție a făcut progrese considerabile, iar materialele
folosite din punct de vedere al calității sunt superioare. Tehnologia de astăzi, prin progresul ei,
are o contribuție semnificativă în procesul de supraveghere în exploatare a lucrărilor
hidrotehnice. Prin urmare, în momentul actual, barajele sunt supuse unei atenții deosebite și a
unui control riguros, din perspectiva condițiilor de siguranță. [14]
II.2. Pagube și evaluarea lor
Paguba reprezintă materializarea efectelor sociale, economice și ecologice în cazul
producerii unui eveniment.
Amploarea pagubelor este direct proporțională cu:
- gradul de dezvoltare socio-economică și densitatea populației în teritoriu afectat;
- caracteristicile undelor de viitură: debite, niveluri, volume, durată, viteză de deplasare,
înălțimea coloanei de apă, lungimea și grosimea stratului de depuneri. [85]
În cazul barajelor construite înainte de 1951 procentul de cedare era de 2.2%. Dar datorită
progreselor făcute în mecanica rocilor, geotehnică, hidrologie, etc., și din postanaliza
incidentelor și accidentelor apărute la unele baraje, au condus la o mai bună înțelegere a
comportării lor. În acest mod proiectarea și construcția de baraje a făcut progrese importante, iar
ca rezultat procentul de cedare a scăzut sub 0.5%. [77] [85]
Pentru un baraj, există trei perioade cruciale în care este prezent riscul de cedare. În
Tabelul II.1 sunt prezentate aceste faze precum și pagubele asociate.
Tabelul II.1 – Perioadele în care este prezent riscul de cedare și pagubele asociate [85]
Perioada Pagube asociate
Execuție 1% ÷ 6% din costul barajului
Prima umplere 25% ÷ zeci de ori costul barajului
Exploatare Valoare maximă, în funcție și de obiectivele din aval
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 6 =
Tabelul II.2 - Pierderi de bunuri materiale datorate unor cedări de baraje [95]
Nr. Crt. Denumire baraj Țara Anul Pagube
mil. $
1 Teton SUA 1976 450
2 Johnstown SUA 1937 100
3 Malpasset Franța 1959 68
4 Baldwin Hill SUA 1963 50
5 Pardo Argentina 1970 20
II.3. Cauzele accidentelor
În general, accidentele la construcțiile hidrotehnice, sunt generate de o cauză principală,
preponderentă, care însă nu acționează aproape niciodată singură. În majoritatea accidentelor,
apare un complex de factori, fapt care rezultă și din analiza statistică-probabilistică privind
siguranța construcțiilor hidrotehnice.
Diversitatea și complexitatea factorilor care concură la producerea de accidente derivă și
din faptul că fiecare construcție hidrotehnică are particularitățile ei, care îi conferă un caracter de
originalitate, atribute care se răsfrâng și asupra genezei accidentelor. În analiza făcută de
ICOLD, pe baza statisticilor privind accidentele survenite la baraje, cauzele care pot produce
cedări sau accidente au fost grupate în patru categorii [50]:
A. Pierderea stabilității prin:
- alunecare;
- răsturnare;
- depășirea capacității de rezistență a materialelor;
- depășirea limitei de deformații, totale sau diferențiale.
B. Cauze privind durabilitatea construcției:
- acțiunea internă a apei (infiltrații, eroziuni);
- acțiunea apei la suprafață;
- dezagregări sau deteriorări datorită factorilor climatici sau chimici;
- deteriorarea drenajelor sau etanșărilor;
- îmbătrânirea materialelor de construcție.
C. Cauze privind funcționalitatea construcțiilor:
- capacitatea redusă a evacuatorilor de ape mari;
- insuficiența gărzilor;
- mărimea gradientului de variație a nivelului apei;
- infiltrații totale;
- aspecte de ordin economic;
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 7 =
- neterminarea lucrărilor.
D. Solicitări excepționale:
- seisme;
- ruperi de baraje în amonte;
- explozii;
- acțiuni deliberate (bombardamente, sabotaje etc.).
II.4. Supravegherea comportării în timp
Majoritatea avariilor și cedărilor care au avut loc s-au manifestat prin fenomene
premergătoare. Din acest motiv, supravegherea barajelor reprezintă un mijloc de reducere a
factorilor de risc, iar sistemul informațional pentru supravegherea construcțiilor hidrotehnice are
ca scop principal punerea în evidență, cu o anticipare cât mai mare, a fenomenelor ce pot
periclita stabilitatea construcției. [85]
Supravegherea comportării în timp a construcțiilor hidrotehnice se bazează pe caracterul
evolutiv al parametrilor urmăriți. Acești parametri pornesc de la o valoare incipienta când
lucrarea este pusă în funcțiune și se stabilizează la anumite valori admise de proiectant, valori cu
evoluție periodică. Este necesară, continuitatea observațiilor și măsurătorilor și compararea
permanentă a rezultatelor cu pragurile admise. Frecventa măsurătorilor este stabilită inițial de
proiectant, iar pe parcurs de către personalul specializat în exploatare. [19]
II.5. Statistica accidentelor la barajele din România și justificarea
cercetărilor pentru baraje de pământ
Conform Registrul Naţional al Barajelor din România, în țara noastră există un număr de
1924 de lucrări de retenție a apei, împărțite între cele 11 Administrații Bazinale ce administrează
principalele bazinele hidrografice.
Până în prezent sunt înregistrate 167 de accidente, atât pentru acumulările permanente,
cât și pentru cele nepermanente. Cele mai multe s-au înregistrat în Bazinul Prut-Bârlad,
aproximativ 53% din numărul total de accidente produse în România.
Conform ABA Prut-Bârlad majoritatea barajelor din această zonă administrativă sunt din
pământ, ce au înălțimi cuprinse între 1.50 și 17.80 m, excepție făcând barajul Stânca-Costești,
unde barajul principal din pământ are o înălțime de 43.00 m [1]. Majoritatea barajelor sunt
încadrate în categoria C și D.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 8 =
Conform ICOLD, statistic în lume cele mai multe accidente sunt întâlnite la barajele
realizate din pământ, aproximativ 69% [49].
Factorul care provoacă cele mai multe accidente este sufozia fizică, ce constă în
deplasarea particulelor mici ale straturilor sub acțiunea apei de infiltrație. Prin antrenarea
particulelor mici crește volumul porilor, implicit a permeabilității terenului. În consecință cresc
vitezele de infiltrație și sufozia se intensifică. [49]
Cauzele infiltrațiilor pot fi multiple, cum ar fi:
- compactarea necorespunzătoare
- legătura necorespunzătoare a barajului cu fundația
- crăpături și fisuri date de tasări, etc.
Din această scurtă analiză se poate concluziona că barajele de pământ sunt cele mai
supuse unui risc de apariție a unui fenomen excepțional. Înfiltrațiile sunt cauza principală care
pot provoca sau amplifica un accident la un baraj. După cum s-a putut observa, în țara noastă,
cele mai multe baraje de pământ se regăsesc în ABA Prut – Bârlad, unde sunt și cele mai multe
accidente înregistrate, astfel se justifică orientarea cercetărilor spre barajele de pământ, cu
exemplificarea pentru un baraj reprezentativ din ABA Prut – Bârlad.
Din acest considerent, ca și studiu de caz, se va lua cel mai mare baraj de pământ din
acest bazin, și anume Stânca – Costești. Se vor studia infiltrațiile prin corpul barajului principal
de pământ și cum influențează acestea siguranța în exploatare a acestuia.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 9 =
Capitolul III. Bazele teoretice privind curgerea apei prin
medii permeabile
III.1. Schematizarea mediilor permeabile
În construcțiile hidrotehnice, mediul permeabil prin care are loc mișcarea apei (infiltrația)
este terenul (pământul, solul, sau roca fisurată).
Terenul este întotdeauna neomogen și anizotrop. În natură nu există terenuri omogene și
nici izotrope, totuși, în calculele de infiltrație se obțin rezultate satisfăcătoare pentru practică,
considerând că terenul, în întregul domeniu sau pe porțiuni este omogen și izotrop. Această
presupunere, la care se adaugă și cele privind forma geometrică a domeniului se numește
schematizarea condițiilor naturale. [73]
III.2. Legea lui Darcy
Experimental, Darcy a descoperit pe probe de nisip că există o proporționalitate între
debitului infiltrat Q cu secțiunea de curgere A, cu gradientul hidraulic I și cu un coeficient
constant – coeficient de permeabilitate k [74]:
𝑄 = 𝐴 ∙ 𝑘 ∙ 𝐼 [m3/s]
( 1)
în care:
A – secțiunea de curgere ce cuprinde atât porii cât și particulele materialului granular [m2];
k – coeficient de permeabilitate [m/s];
I – gradientul hidraulic, reprezintă raportul dintre diferența de sarcină hidraulică și lungimea
liniei de curent și este adimensional;
III.3. Spectrul hidrodinamic
Spectrul hidrodinamic este definit ca reprezentarea grafică a două familii de curbe:
- Linii echipotențiale (φ = const. sau H = const.)
- Linii de curent (ψ = const. sau q = const.) [74]
De obicei, reprezentarea se face astfel încât între două curbe vecine, în întregul domeniu
de mișcare (sau pe zone), diferența între două echipotențiale, respectiv între două linii de curent
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 10 =
vecine să fie constantă. Astfel de obține un spectru hidrodinamic de dreptunghiuri curbilinii, cu
raportul laturilor Δs/Δn = const. (Figura III.1) [3]
Figura III.1 – Spectrul hidrodinamic în medii poroase
Proprietățile spectrului hidrodinamic în medii permeabile omogene și izotrope sunt:
- liniile echipotențiale și de curent se intersectează sub unghiuri drepte;
- liniile echipotențiale nu se intersectează între ele, la fel liniile de curent; excepție fac
punctele singulare în care intersecția este doar teoretică, practic acest lucru nefiind posibil,
deoarece s-ar presupune posibilitatea atingerii unor viteze infinit de mari;
- dacă se alege o diferență constantă între valorile liniilor echipotențiale și a celor de curent
(Δφ = Δψ) spectrul este pătratic, în fiecare pătrat curbiliniu putându-se înscrie un cerc;
- spectrul hidrodinamic nu depinde de valoarea absolută a coeficientului de permeabilitate k,
ci numai de raportul acestor coeficienți din diferite zone ale domeniului de filtrație. [74]
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 11 =
Capitolul IV. Calculul infiltrațiilor
IV.1. Problema infiltrațiilor pe sub baraj
Se va considera un baraj pozat pe două straturi cu permeabilități diferite (k0 > k). Întreg
domeniul se împarte în trei fragmente și se notează cu y0 cota piezometrică a apei, din stratul
permeabil de adâncime, la limita dintre fragmentele I și II și cu H' la limita dintre fragmentele II
și III, pe care s-au figurat și coordonatele Ox, Oy respectiv Ox, OH ale fragmentelor I și III
(Figura IV.1). [74]
Figura IV.1 – Infiltrația sub un baraj fundat pe terenuri cu două straturi [74]
LP – linia piezometrică
Fragmentul I - Condițiile de margine:
x = 0y = y0
} → H1 − y0 = C1 + C2
x = −∞y = H1
} → 0 = C1e−∞ + C2e
+∞ → C2 = 0
( 2)
În final se obține:
y = H1 − (H1 − y0)exλ ( 3)
Fragmentul III - Condițiile de margine:
x = 0H = H′
} → H′ − (a0 + a) = C3 + C4
x = + ∞H = a0 + a
} → 0 = C3e+∞ + C4e
−∞ → C3 = 0
( 4)
În final se obține:
H = a0 + a + [H′ − (a0 + a)]e−xλ ( 5)
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 12 =
Fragmentul II - se presupune că mișcarea are loc numai în stratul inferior foarte
permeabil, astfel că debitul are expresia:
qII = a0k0y0 − H′
B0 ( 6)
În vederea găsirii expresiilor lui y0 și H’ se scrie ecuația debitului la ieșirea din
fragmentul I și la intrarea în fragmentul III:
qI = −a0k0dy
dx|𝑥=0
= a0k0H1 − y0
λexλ|𝑥=0
= a0k0H1 − y0
λ ( 7)
qIII = −a0k0dH
dx|𝑥=0
= a0k0H′ − (a0 + a)
λe−
xλ|𝑥=0
= a0k0H′ − (a0 + a)
λ ( 8)
Scriind egalitatea celor trei debite QI′ = Q = QIII
′ se obtine:
y0 = H1 −λ
B0 + 2λ[H1 − (a0 + a)] ( 9)
H′ = (a0 + a) +λ
B0 + 2λ[HI − (a0 + a)] ( 10)
iar expresia debitului devine:
qII = a0k0ΔH1
B0 + 2λ ( 11)
în care:
ΔH1 = H1 − (a0 + a) ( 12)
Aceste relații arată că expresia debitului qII se poate obține considerând că mișcarea are
loc numai în stratul de jos după ipoteza lui Dupuit și admițând că cele două fragmente laterale au
fiecare o lățime echivalentă egala cu λ; în acest ultim caz linia piezometrică (fictivă) ar fi o linie
dreaptă, desenată punctat Figura IV.1.
Față de linia piezometrică fictivă, liniile piezometrice reale sunt mai coborâte în
fragmentul I și mai ridicate în fragmentul III. Ecuațiile acestor linii piezometrice obținute în
urma condițiilor de margine, după înlocuirea expresiilor lui y0 și H', devin:
Δy =λ
B0 + 2λΔH1e
xλ
Δy = H1 − y
( 13)
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 13 =
ΔH =λ
B0 + 2λΔH1e
−xλ
ΔH = H − (a0 + a) ( 14)
Formula debitului qII și trasarea liniei piezometrice fictive se poate generaliza, notând
lățimile echivalente ale fragmentului I și III cu ΔL și ΔL’.
Deci sub forma generală ecuația debitului s-ar scrie:
qII = a0q0ΔH1
ΔL + B0 + ΔL′ ( 15)
IV.2. Calculul infiltrațiilor la baraje omogene de pământ
În cazul barajelor de pământ, calculul infiltrațiilor se realizează cu următoarele scopuri:
- verificarea stabilității barajelor, prin luarea în considerare și a forțelor de infiltrație, a
presiunilor și subpresiunilor care acționează pe diferite elemente de construcții;
- determinarea suprafeței libere a apei de infiltrație pentru stabilirea parametrilor ce
influențează calculul stabilității taluzelor și pentru determinarea punctului de izvorâre pe taluzul
aval;
- calculul debitelor infiltrate din acumularea realizată prin barare, ce are ca scop
determinarea pierderilor de apă din lac și al prognozei nivelelor apei subterane [74].
În literatura de specialitate exista diverse metode de calcul a infiltrațiilor, considerând
anumite ipoteze simplificatoare. Cele mai utilizate metode în practică sunt:
Metoda Dupuit
Metoda Pavlovski
Metoda Casagrande
Metoda Numerov
Calculul infiltrațiilor la baraje de pământ cu nucleu de etanșare (Pavlovski)
Calculul infiltrațiilor la baraje cu ecran de etanșare (Pavlovski)
Software specializat pentru calculul infiltrațiilor
Software-ul ce va fi utilizat este GeoStudio SEEP/W. Acesta face parte din pachetul de
programe specializate pentru inginerie geotehnică GeoStudio, un produs al Geoslope
International Calgary Alberta, Canada. Modulul SEEP/W utilizează metoda elementului finit
pentru analiza infiltrațiilor apelor subterane și disiparea presiunii apei în pori pentru materiale
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 14 =
poroase, cum ar fi solul și roca. SEEP/W poate modela probleme simple în regimul saturat cât și
probleme complexe în regim nesaturat. [29]
Modulul SEEP/W are la bază câteva principii de funcționare. Pentru o utilizare eficientă a
programului, este necesară înțelegerea acestor fundamente cheie [29]:
Sarcina hidrostatică totală (Total head)
Legea lui Darcy
Ecuația generală a curgerii
Ecuația elementului finit
Componentele principale ale elementului finit
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 15 =
Capitolul V. Studiu de caz: nodul hidrotehnic Stânca-Costești
V.1. Prezentarea generală a acumulării
V.1.1. Amplasare [89]
Amenajarea Stânca-Costești este amplasată pe râul Prut (cod cadastral XIII-1), la granița
dintre România și Republica Moldova, în dreptul comunei Stânca, pe malul românesc și al
comunei Costești de pe malul moldovenesc, la 576 km de la confluența Prut-Dunăre. Principalele
căi de acces sunt DN 24C Iași-Ștefănești și DN 29D Botoșani-Ștefănești.
În Registrul Român al Marilor Baraje, în prezent cu un total de 247 baraje, barajul
Stânca-Costești figurează pe locul 49 în ordinea înălțimii și pe locul 2 după volumul total al
lacului de acumulare (1.4 km3, după Porțile de Fier).
În Cadastrul Apelor din România, acumularea figurează în tabelul principalelor
acumulări, la bazinul Prut, poziția 340, cu folosință complexă.
Nodul hidrotehnic are ca destinație regularizarea debitelor pe râul Prut pentru alimentarea
cu apă a centrelor populate și a industriei, atenuarea viiturilor, producerea energiei electrice și
asigurarea a nivelurilor necesare navigației și tranzitarea peste frontiera a autovehiculelor. [2]
V.1.2. Lucrări componente ale amenajării [89]
Barajul Stânca-Costești este o amenajare complexă, cu un front de retenție deosebit de
lung (peste 3 km), formată din baraje de tipuri diferite, legate între ele sau separate prin porțiuni
mai ridicate ale terenului natural. Toate lucrările au cota coronamentului la 102.50 mdMB. De la
malul drept (România) către malul stâng (Republica Moldova) se succed (Figura V.1.a.):
- Barajul de închidere, baraj din beton cu contraforți, format din 37 ploturi cu lățimea de 10 m
și înălțimea cuprinsă între10 ÷ 25 m;
- Barajul din beton, de tipul de greutate, cu o lungime totală de 650 m și înălțimea cuprinsă
între 10 ÷ 30 m, format din 45 ploturi cu lățimea de 15 m.
- Deversorul de ape mari, format din 6 deschideri de 16 m fiecare, prevăzute cu vane clapet;
- Barajul principal, un baraj din umpluturi de pământ, cu nucleu amonte din argilă, înălțimea
maximă este de 43 m;
- Barajul din beton armat, casetat, cu lungime de cca 180 m și înălțimea cuprinsă între
10 ÷ 12 m, realizat pentru a închide o veche albie a Prutului;
- Barajul din Vechea Carieră închide de asemenea o veche albie (L = 235 m), este un baraj
din umpluturi de pământ, cu nucleu central din argilă și înălțime maximă de 34 m.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 16 =
Fig
ura
V.1
– A
men
aja
rea S
tânca
-Cost
ești
A –
dis
po
ziți
e gen
erală
;
B
– p
rofi
l în
lung p
rin f
rontu
l de
rete
nți
e.
1 –
ba
raju
l p
rinci
pal
din
um
plu
turi
de
pă
mâ
nt;
2 –
ba
raj
de
înch
ider
e m
al
dre
pt;
3 –
co
nso
lida
re m
al
dre
pt;
4 –
ba
raju
l d
e în
chid
ere
a V
echii
Cari
ere;
5 –
ga
leri
i en
erget
ice
și g
oli
ri d
e fu
nd;
6 –
pri
za d
e re
zerv
ă;
7 –
des
cărc
ăto
r de
ape
ma
ri;
8 –
lac
de
com
pen
sare
;
9 –
stă
vila
r d
e ev
acu
are
;
10
– v
oa
l d
e in
jecț
ii;
a –
calc
are
;
b –
ma
rno
-ca
lca
re;
c – a
rgil
e, m
arn
e.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 17 =
V.1.3. Niveluri, volume și suprafețe caracteristice
Tabelul V.1 – Caracteristicile principale lacului de acumulare [2]
Caracteristica Volum
[hm3]
Nivel
[mdMB]
Cota coronament - 102.50
Nivel Normal de Retenție 735 90.80
din care util 450
Probabilitatea 1% 1285 98.20
din care pentru atenuare 550
Probabilitatea 0.1% 1400 99.50
din care pentru atenuare 665
Volum mort 175 78.00
Volum rezerva de fier 110 81.50
Alte date caracteristice ale acumulării sunt următoarele:
- Lungimea lacului de acumulare la NNR (90.80 m) 70 km
- Suprafața lacului de acumulare la NNR 5900 ha
- Lungimea lacului de acumulare la Nmax (99.50 m) 90 km
- Suprafața lacului de acumulare la Nmax 9200 ha
V.1.4. Barajul principal
Barajul principal (Figura V.2.) este de tip zonat, cu nucleu înclinat și cu prisme laterale
din pământuri necoezive. Principalele caracteristici sunt următoarele:
lungime la coronament 740 m
înălțime maximă 43 m
volum de terasamente 4 hm3
panta taluz amonte 1:3.0; 1:3.5
pante taluz aval 1:2.0; 1:2.5; 1:3.0
Ambele taluzuri sunt prevăzute cu două nivele de berme. Taluzul amonte este protejat cu
dale din beton armat începând de la cota 76.00. Protecția amonte este aplicată și pe taluzul
natural al recifului calcaros pe care este amplasat frontul de retenție, începând de la cota minimă
de exploatare (81.50) și până la NNR. Protecția amonte se termină la partea superioară cu o
grindă sparge val, cu partea superioară la cota 104.00. Taluzul aval este înierbat.
Nucleul înclinat din argilă are la bază o lățime de 20 m și la coronament de 5 m. La baza
nucleului există o galerie de injecții și drenaj. Corpul barajului a inclus batardoul amonte,
dimensionat pentru asigurare 10%, cu coronamentul la cota 76.00 și impermeabilizat de
asemenea cu nucleu înclinat din argilă. [89]
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 18 =
Figura V.2 – Barajul principal
V.2. Solicitările lucrării
V.2.1. Nivelul în lac
Variația nivelului în lac în perioada 1981-2015 poate fi examinată în Figura V.3. Se
observă că variațiile de nivel anuale sunt relativ mici și că nivelul maxim de exploatare depășește
frecvent nivelul normal de retenție (90.80 mdMB) ca urmare a faptului că acumularea este
exploatată conform folosințelor prevăzute pentru atenuarea viiturilor. Volumul foarte mare al
acumulării face ca în general gradienții de creștere a nivelului în lac să fie relativ mici.
Figura V.3 – Variația nivelului în acumularea Stânca-Costești în perioada 1981-2015
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 19 =
Cele mai ridicate cote au fost atinse în 2008 (cota 98.27 mdMB) și în 2010 (96.95
mdMB). În ambele situații barajul a suportat o solicitare extraordinară, urmare a unor viituri
istorice pe râul Prut (cea mai mare ca debit în 2008 și cea mai mare ca volum în 2010).
V.2.2. Viituri înregistrate
Regulamentul de exploatare stabilește reguli de exploatare la ape mari când sunt
îndeplinite următoarele condiții: debitul afluent este mai mare de 300 m3/s sau nivelul apei în lac
depășește nivelul normal de retenție (90.80 mdMB).
În Tabelul V.2 sunt prezentate câteva date caracteristice ale principalelor viituri preluate
în acumulare. Se poate observa că s-au înregistrat atât viituri cu debite foarte mari, cu durată
relativ mică, dar și viituri cu durată foarte mare, de fapt succesiuni de mai multe viituri.
În întreaga perioadă de exploatare s-au produs numeroase viituri, cele mai mari și mai
frecvente, fiind produse într-o perioadă relativ scurtă (1996-2010), respectiv 5 viituri în 15 ani,
cu debite maxime cuprinse între 1150 și 3380 m3/s.
Tabelul V.2 – Viituri importante înregistrate în perioada de exploatare
DATA ttotal H0 V0 Hfin Vfin dH Qafl Qdefl Vac Vtotal
[zile] [mdMB] [hm3] [mdMB] [hm
3] [m] [m
3/s] [m
3/s] [hm
3] [hm
3]
iun 1978 1550
mai 82 31 77.14 149.2 92.32 834.6 15.18 1071 457 685
iun-iul 1982 88.64 619.3 92.45 846.0 3.81 1144 180 227
aug 83 16 90.54 720.8 92.95 879.7 2.41 1024 574 159
iul-aug 1991 19 92.08 821.1 95.06 1021.7 2.98 722 682 201
apr 96 31 82.12 310.8 92.68 861.5 10.56 1150 518 551 1080
apr-iul 1998 105 87.35 550.5 92.36 841.3 5.01 2410 605 291
iun-aug 2001 100 88.90 633.0 91.68 794.2 2.78 1060 503 161 340
aug 2002 16 87.96 583.0 90.98 747.1 3.02 1090 198 164 311
aug 2005 5 87.50 558.0 92.14 825.0 4.64 2640 564 267 554
mai-iunie 2006 15 87.50 558.0 93.43 912.0 5.93 1180 483 354 560
iul-aug 2008 9 89.63 672.2 98.27 1289.3 8.64 3380 800 560 840
iun-iul 2010 24 90.69 728.4 96.95 1170.5 6.26 2310 710 440 1700
Volumul maxim ale unei viituri s-a produs în 2010 ca urmare a duratei mari a viiturii (24
de zile), cu valoarea debitului maxim de 2310 m3/s.
Debitul maxim afluent a fost de 3380 m3/s înregistrat în anul 2008, ca urmare a
înregistrării unei viituri cu o
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 20 =
Capitolul VI. Modelarea infiltrațiilor prin barajul principal
de pământ Stânca-Costești
VI.1. Realizarea modelului în GeoStudio SEEP/W
VI.1.1. Selectarea datelor și a secțiunii de calcul
Modelarea infiltrațiilor va fi realizată pentru barajul principal de pământ. În primă etapă,
este esențial să alegem secțiunea cu cele mai relevante măsurători piezometrice pentru a putea
ulterior să calibrăm modelul. Supuse analizei vor fi cele 4 secțiuni predefinite de către un șir de
piezometre. Caracteristicile acestor piezometre sunt prezentate în Tabelul VI.1.
Tabelul VI.1 – Caracteristicile piezometrelor din fiecare secțiune
Secțiune Nr. foraj Cota capac
(mdMB)
Cota fund foraj
(mdMB)
I - I
68 102.68 71.57
57 92.29 55.66
55 81.75 60.92
47 72.81 57.2
II - II
67 102.49 62.61
58 92.70 60.01
54 82.01 60.25
48 71.54 59.57
III - III
66 102.52 63.72
62 92.40 60.39
53 82.67 57.54
51 71.89 63.53
IV - IV
65 102.62 64.74
64 92.17 65.74
41 88.53 68.31
42 78.22 58.00
Pentru aceste foraje, se vor trasa grafic datele măsurate în perioada ian. 1990 – dec. 2013
pentru a observa o corelație între nivelele piezometrice înregistrate în foraje. Graficele sunt
trasate și prezentate în Figura VI.1.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 21 =
Figura VI.1 – Variația nivelului în piezometre în secțiunile caracteristice
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 22 =
După cum se poate observa, anumite piezometre prezintă unele variații de nivel care nu
respectă tiparul general. În special piezometrul nr. 57, din secțiunea I-I, evidențiază ca au fost
înregistrate date eronate. Pentru a evita pe cat posibil aceasta anomalie, se vor considera datele
înregistrate în perioada 2005-2013.
Secțiunile ce prezintă cea mai bună corelație între nivelurile din piezometre, sunt
secțiunea II-II și secțiunea III-III.
Se va alege ca zonă principală de modelare Secțiunea II-II, deoarece amplasamentul
piezometrelor care fac parte din această secțiune, este aproape de mijlocul barajului. Totodată, în
această secțiune, barajul prezintă înălțimea maximă (43.00 m). Detaliile acestei secțiuni sunt
prezentate în Figura VI.2.
Figura VI.2 – Secțiunea II-II
Variația nivelului în lacul de acumulare influențează nivelul din piezometre după un
anumit timp și în funcție de tendința acestuia de a crește sau de a coborî. Din acest motiv, pentru
același nivel înregistrat în lac, vor exista mai multe valori diferite înregistrate în piezometre.
Pentru exemplificare, în Tabelul VI.2, am ales o valoare a nivelului din lac și valorile
citite în piezometre la data respectivă. După cum se poate observa există pentru fiecare
piezometru un anumit interval de variație a nivelului, cu toate că apa din lacul de acumulare are
același nivel.
Tabelul VI.2 – Domeniu de variație a nivelului în piezometre pentru un nivel din lac
DATA Nivel
lac Tendința 67 58 54 48
02-03-05 87.41 ▲ 63.49 63.10 62.90 62.76
28-02-06 87.41 ▲ 64.25 63.00 62.85 62.71
21-03-06 87.41 ▼ 64.29 63.31 63.11 62.97
21-08-07 87.41 ▲ 63.68 63.08 62.96 62.81
22-02-11 87.41 ▼ 64.17 63.82 63.55 63.60
Media 63.98 63.26 63.07 62.97
Variația 0.80 0.82 0.70 0.89
Se poate observa cum pe tendința de scădere a nivelului în lac, în piezometre se
înregistrează valori mai ridicate, iar pe tendința de creștere sunt înregistrate valori mai mici.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 23 =
Totodată se constată că fiecare piezometru are un anumit domeniu de variație a valorilor
înregistrate. Pentru a stabili eroarea admisibilă în timpul modelării, se va considera acceptabilă
jumătate din domeniul de variație pentru același nivel înregistrat în lac.
De exemplu, pentru piezometrul 67, în care variația este de 0.80 m, acceptabil va fi 0.40
m. Adică, valoarea ce va fi generată de programul de calcul să fie cu ± 0.20 m diferită de
valoarea măsurată.
Pentru a generaliza pe întreg domeniul, valorile calculate să prezinte o diferență față de
cele măsurate de ± 0.25 m.
VI.1.2. Introducerea datelor inițiale
Inițial sunt necesare introducerea caracteristicilor pământurilor cu valori orientative,
urmând ca aceste valori să fie ajustate treptat după mai multe rulări ale programului. Selectarea
acestor date se face pe baza intervalului tabelelor indicate de A. Stanciu și cele prezente în STAS
1913/6-76.
Se vor introduce caracteristicile geometrice ale secțiunii de calcul în programul
GeoStudio SEEP/W. Punctele vor fi reprezentate la o altitudinea reală, măsurată față de nivelul
Mării Baltice.
Se vor trasa poligoane închise, reprezentând regiuni în care se acceptă ipoteza că pe toată
suprafața unei regiuni, caracteristicile pământului sunt constante.
Coordonatele de trasare pentru fiecare regiune sunt prezentate în tabelele ce urmează.
Într-un final rezultă secțiunea transversală prin barajul Stânca-Costești (Figura VI.3),
evidențiindu-se prin coloristică tipurile de pământ.
Figura VI.3 – Secțiunea barajului trasată în programul GeoStudio SEEP/W
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 24 =
VI.1.3. Discretizarea modelului în elemente finite
Pentru discretizarea modelului în elemente finite, am optat pentru crearea unei rețele de
elemente mai dese pentru nucleu și mai rare pentru restul corpului de baraj. Astfel, mărimea
medie unui element finit din componența nucleului de argilă este de 0.4 m, iar pentru corpul
barajului este de 1.0 m. Pentru stratul de fundare am optat pentru o discretizare de 4.0 m.
Rețeaua de elemente finite este prezentată în Figura VI.4.
Figura VI.4 – Discretizarea secțiunii în elemente finite
VI.1.4. Condiții de margine
Pentru secțiunea supusă analizei se impun două condiții de margine: aval și amonte.
În amonte, constrângerea este dată de nivelul apei din lacul de acumulare ce variază în
funcție de timp. Se vor folosi date dintr-un an mediu, în care să existe niveluri sub și peste NNR,
din intervalul 2005 – 2013. Din acest considerent se va lua ca an de referință, anul 2013, iar
variația nivelului în lacul de acumulare, pentru anul 2013, este prezentată în Anexa 1.
Măsurătorile au fost efectuate zilnic, după cum se poate observa în Anexa 1, implicit
pasul de timp este 1 zi. Pentru programul GeoStudio SEEP/W, secunda este singura unitate de
timp ce poate fi utilizată la introducerea variației nivelului. Din acest motiv, pentru a păstra
măsura de timp la care s-au efectuat citirile (1 zi) se va face transformarea în secunde, rezultând
un pas de timp de 86400 sec (Figura VI.5).
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 25 =
Figura VI.5 – Variația nivelului în lacul de acumulare în anul 2013
În aval, condiția este dată de sistemul de drenaj existent în amplasament.
VI.1.5. Calibrarea modelului
Programul nu permite introducerea ca și condiție de margine nivelul apei în piezometre.
Din acest motiv, calibrarea modelului presupune ca nivelul piezometric generat de program să
coincidă cu nivelul piezometric măsurat, acceptându-se o abatere de 0.25 m față de nivelul
măsurat.
Având datele de intrare cunoscute (condițiile de margine) și datele de ieșire cunoscute
(nivelul apei în piezometre), pentru calibrare se vor modifica caracteristicile pământurilor, în
special coeficientul de permeabilitate k.
VI.1.6. Rezultate în urma calibrării modelului
La fiecare rulare a programului s-a făcut o singură modificare pe întreg modelul.
Procedând în acest mod se poate observa daca modificarea făcută are un impact pozitiv sau
negativ în direcția calibrării modelului.
După rulări repetate ale programului și ajustării treptate a coeficienților, s-au obținut o
serie de rezultate pentru fiecare piezometru. Analiza acestor valori sunt comparate cu datele
măsurate și analizate dacă se încadrează în toleranța impusă, iar reprezentarea lor grafică este
redată în Figura VI.6.
Valorile rezultate în urma rulării repetate a modelului realizat în programul SEPP/W,
majoritatea se încadrează în toleranța stabilită de ± 0.25 m. Prin urmare modelul se consideră
calibrat.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 26 =
Figura VI.6 – Reprezentarea grafică a nivelului măsurat și cel modelat
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 27 =
Din analiza diagramelor din Figura VI.6, se constată că alura graficului datelor calculate
este similară cu cea a datelor măsurate.
În Figura VI.7 se prezintă alura curbei de infiltrație generată pe modelul creat, precum și
spectrul presiunii hidrodinamice
Figura VI.7 – Curba de infiltrație și spectrul presiunii hidrodinamice
Curbele caracteristice rezultate pentru fiecare tip de sol sunt prezentate în diagramele
următoare, iar centralizarea este făcută în Tabelul VI.3.
Tabelul VI.3 – Coeficientul de permeabilitate final
Pământ kx (m/s) ky/kx
Argila prăfoasă 1.20 ∙ 10-8 1.324
Nisip Argilos 1.50 ∙ 10-6 0.986
Balast 4.50 ∙ 10-3 0.701
Calcare 1.35 ∙ 10-6 0.672
Având la dispoziție acest model de calcul, se pot crea diferite scenarii ce țin de
exploatarea în siguranță a barajului. Totodată, pentru validarea acestui model se vor simula
viiturile cele mai importante înregistrate în istoricul de exploatare a Nodului Hidrotehnic Stânca-
Costești. În acest mod se va putea observa dacă apar fenomene atipice ce țin de infiltrația apei și
modul cum ar putea influența siguranța în exploatare a amenajării.
Totodată, în urma rulării programului s-au obținut coeficienții necesari în calcule
analitice.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 28 =
VI.2. Calculul infiltrațiilor prin metode analitice
VI.2.1. Stabilirea secțiunii de calcul
În cazul barajului Stânca-Costești, prismul amonte din balast și cel din nisip argilos,
influențează alura curbei de infiltrație într-o mică măsură. Conform datelor obținute după rularea
programului GeoStudio SEEP, în amonte de nucleu există o diferență dintre nivelul apei în lac și
punctul de intersecție al curbei de infiltrație cu pramentul amonte ale nucleului, de doar câțiva
centimetri.
De exemplu, pentru nivelul maxim înregistrat la viitura din 2008, când nivelul în lacul a
atins 98.27 mdMB, curba de infiltrație intersectează nucleul de argilă la o cotă de 98.19 mdMB,
o diferență de 8 cm.
Pentru cei 3 ani în care s-au făcut simulările, nivelul minim înregistrat în acumulare a fost
în anul 2013 de 85.32 mdMB, iar intersecția cu nucleul se realizează la cota de 85.16 mdMB, o
diferență de 16 cm.
După cum se poate observa, domeniul de variație este între 8 cm și 16 cm față de nivelul
din lac. Din acest considerent, nivelul apei ce va fi utilizat în analiză va fi corectat în minus cu o
valoare medie de -0.12 m.
Conform raționamentului anterior, pentru simplificarea calculelor se va considera ca baraj
independent nucleul de argilă și prismul aval din balast (Figura VI.8). În acest mod, calculul
infiltrațiilor va fi realizat cu metoda descrisă în Cap IV.6. pentru baraj cu mască de etanșare.
Figura VI.8 – Secțiune de calcul simplificată
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 29 =
VI.2.2. Determinarea relației analitice
Pentru acest tip de baraj, Pavlovski propune un sistem de două ecuații:
{
𝑞
𝑘=
(𝐻 − ℎ1)2
2 ∙𝑘𝑘′ ∙ 𝛿 ∙ sin 𝛼
+(𝐻 − ℎ1) ∙ ℎ1
𝑘𝑘′∙ 𝛿 ∙ sin 𝛼 +𝑚1 ∙ (𝐻 −
ℎ12 )
𝑞
𝑘=ℎ1
2 − ℎ2
2 ∙ 𝐿
( 16)
Totodată, autorul sugerează rezolvarea sistemului pe cale grafo-analitică, pentru
determinarea celor două necunoscute q și h1. Această rezolvare nu este avantajoasă în cazul de
față, deoarece calculele vor fi efectuate pentru mai multe niveluri H înregistrate în decursul a 3
ani. Din acest motiv, avantajoasă ar fi găsirea unei relații matematice, care ulterior să poată fi
utilizată într-un calcul tabelar.
Prin egalarea celor două ecuații, se obține ecuația:
(𝐻 − ℎ1)2
2 ∙𝑘𝑘′ ∙ 𝛿 ∙ sin 𝛼
+(𝐻 − ℎ1) ∙ ℎ1
𝑘𝑘′∙ 𝛿 ∙ sin 𝛼 + 𝑚1 ∙ (𝐻 −
ℎ12 )
−ℎ1
2 − ℎ2
2 ∙ 𝐿= 0 ( 17)
Făcând calculele, într-un final se obține o ecuație de gradul III, de forma:
𝑎 ∙ ℎ13 + 𝑏 ∙ ℎ1
2 + 𝑐 ∙ ℎ1 + 𝑑 = 0 ( 18)
VI.2.3. Determinarea poziției lui h1
Pentru determinarea grosimii medii pe care o are masca de etanșare, datorită formei sale
geometrice, procedura cea mai eficientă a fost calcularea ariei totale a nucleului și împărțirea
acesteia la lungimea medie, rezultând:
𝛿 =𝐴
𝑙𝑚=635
76= 8.35 𝑚 ( 19)
Se va considera un sistem de coordonate ce va avea originea în punctul în care talpa
barajului întâlnește paramentul amonte al nucleului, respectiv la cota 57.00 mdMB. În continuare
acesta va fi considerat plan de referință, iar cotele vor fi raportate în sistemul local ales.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 30 =
Figura VI.9 – Secțiunea de calcul
Unghiul pe care îl face lungimea medie este considerat ca fiind delimitat de bisectoarea
dintre cele două paramente ale nucleului. Prin urmare acesta se va calcula cu relația:
𝛼 =𝛾 + 𝛽
2=𝑎𝑟𝑐𝑐𝑡𝑔 𝑚1 + 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑡𝑔 𝑚2
2= 90 −
𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 𝑚1 + 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 𝑚2
2 ( 20)
Efectuând calculele rezultă: α = 32.30o
Limita de separație BD dintre cele două zone de calcul este situată în punctul B, descris
ca fiind punctul de intersecție al perpendicularei AB dusă din punctul în care nivelul apei
întâlnește paramentul amonte, A, pe paramentul aval.
Se notează B’ ca fiind punctul de intersecție dintre dreapta BD și curba de infiltrație.
Lungimea segmentului [B”D] este egală cu h1, ce poate fi calculată analitic cu relația (170).
Distanța x la care se poziționează h1 față de origine variază în funcție de nivelul în lac, H.
Cu cât nivelul crește, h1 se depărtează de origine, iar dacă nivelul scade distanța x devine mai
mică.
Se face următoarea construcție grafică:
- se prelungește suprafața apei până intersectează suprafața inferioară a nucleului, F;
- din punctul A se coboară o dreaptă perpendiculară pe AF până întâlnește suprafața inferioară
a nucleului, G;
- din punctul B se trasează o perpendiculară pe dreapta AG, rezultând punctul de intersecție H.
Lungimea segmentului [HB] va fi notată cu p.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 31 =
Figura VI.10 – Masca de etanșare
Prin urmare, distanța față de origine a dreptei BD este:
𝑥 = 𝑥𝑎 + 𝑝 ( 21)
în care:
xa – distanța față de origine a punctului de intersecție a nivelului de apă cu suprafața
superioară a nucleului:
𝑥𝑎 = ℎ𝑎 ∙ 𝑚1 ( 22)
ha – nivelul apei, raportat la sistemul local de referință:
ℎ𝑎 = (𝐻 − 0.12) − 57.00 ( 23)
Determinarea distanței p
Se notează cu d distanța dintre originea O și punctul de intersecție al prelungirii dreptei
suport al feței inferioare a ecranului de etanșare E.
Având pante diferite cele două fețe ale nucleului, m1 și m2, prin prelungire acestea se
intersectează în punctul O’ ce are coordonatele (S;Z).
Lungimea segmentului [AF], notat cu r, se poate determina cu relația:
𝑟 = (𝑍 − ℎ𝑎) ∙ (𝑚1 −𝑚2) ( 24)
Dacă se scriu relațiile de calcul pentru abscisele celor două drepte suport OO’ și OE, în
funcție de pantă, rezultă următorul sistem de calcul:
{
𝑥1 = 𝑍 ∙ 𝑚1
𝑥2 = 𝑍 ∙ 𝑚2
𝑥1 = 𝑑 + 𝑥2
( 25)
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 32 =
Prin egalarea primelor două ecuații și făcându-se înlocuirile, se obține următoarea relație:
𝑥2 =𝑑 ∙ 𝑚2
𝑚1 −𝑚2 ( 26)
Cota punctului de O’ este dată de relația:
𝑍 =𝑥2𝑚2
=
𝑑 ∙ 𝑚2
𝑚1 −𝑚2
𝑚2→ 𝑍 =
𝑑
𝑚1 −𝑚2
( 27)
Pentru ușurința raționamentului, se izolează construcția grafică anterior făcută.
Figura VI.11 – Construcție grafică pentru calculul lui p
În funcție de panta m2, rezultă că:
𝑒 =1
𝑚2∙ 𝑟 ( 28)
Segmentul [GF] fiind ipotenuză în triunghiul GAF, se obține:
𝑐 = 𝑟 ∙ √𝑚2
2 + 1
𝑚22
( 29)
Segmentul [AB], notat cu t, este înălțime pentru triunghiul GAF, rezultând relația:
𝑡 =𝑟 ∙ 𝑒
𝑐→ 𝑡 =
𝑟
√𝑚22 + 1
( 30)
Lungimea segmentului [GB], notat cu f, fiind catetă pentru triunghiul GBA, are
următoarea relație de calcul:
𝑓 = √𝑒2 − 𝑡2 → 𝑓 =𝑟
𝑚2√𝑚22 + 1
( 31)
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 33 =
Segmentul [BH], notat cu p, este înălțime pentru triunghiul GBA, rezultând relația:
𝑝 =𝑓 ∙ 𝑡
𝑒→ 𝑝 =
𝑟
𝑚22 + 1
( 32)
Făcând înlocuirile, rezultă relația de calcul pentru p:
𝑝 =(
𝑑𝑚1 −𝑚2
− ℎ𝑎) ∙ (𝑚1 −𝑚2)
𝑚22 + 1
→ 𝑝 =𝑑 − ℎ𝑎 ∙ (𝑚1 −𝑚2)
𝑚22 + 1
( 33)
Într-un final, rezultă că distanța x la care se află h1 față de origine este:
𝑥 = ℎ𝑎 ∙ 𝑚1 +𝑑 − ℎ𝑎 ∙ (𝑚1 −𝑚2)
𝑚22 + 1
( 34)
VI.2.4. Determinarea lui h1, pentru Zona II
Se va face analogia între Zona II a modelului cu partea aval a unui baraj cu nucleu de
etanșare (Cap. IV.5.1.). Din acest fapt, rezultă că alura curbei de infiltrație din Zona II este
asemănătoare cu forma ei de după nucleul de etanșare, prin urmare se va utiliza relația (149, iar
făcându-se înlocuirile cu notațiile adoptate pe secțiunea de calcul, obținem:
ℎ1 = √ℎ2 + (ℎ𝑎2 − ℎ2) ∙
𝐿
𝐿𝑒 ( 35)
în care:
Le – lungimea echivalentă [m].
L – distanța dintre punctul de intersecție a perpendicularei trasată din punctul în care nivelul
apei întâlnește fața superioară a ecranului, pe fața inferioară a ecranului și punctul de izvorâre de
pe paramentul aval [m]:
𝐿 = 𝐵 − 𝑥 − 𝑙 ( 36)
Făcând înlocuirile necesare, obținem:
𝐿 = 𝐵 − ℎ𝑎 ∙ 𝑚1 +𝑑 − ℎ𝑎 ∙ (𝑚1 −𝑚2)
𝑚22 + 1
− 𝑚3 ∙ ℎ ( 37)
Lungimea echivalentă, conform secțiunii de calcul, este egală cu:
𝐿𝑒 = 𝐿 + 𝛿𝑘
𝑘′+ ℎ𝑎 ∙ 𝑚1 − 𝑑 + 𝑙 ( 38)
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 34 =
După efectuare înlocuirilor, obținem:
𝐿𝑒 = 𝐵 + 𝛿𝑘
𝑘′−ℎ𝑎 ∙ (𝑚1 −𝑚2) + 𝑑 ∙ 𝑚2
𝑚22 + 1
( 39)
Rezultă ecuația următoare pentru h1:
ℎ1 = √(ℎ𝑎
2 − ℎ2)[(𝑚22 + 1)(𝐵 − ℎ𝑎 ∙ 𝑚1 − ℎ 𝑚3) − ℎ𝑎 (𝑚1 −𝑚2) + 𝑑]
(𝑚22 + 1) (𝐵 + 𝛿
𝑘𝑘′) − ℎ𝑎 (𝑚1 −𝑚2) − 𝑑 𝑚2
+ ℎ2 ( 40)
VI.2.5. Parabola lui Dupuit
Supusă analizei va fi Zona II, această asociindu-se cu un batardou trapezoidal. Din acest
considerent, nivelul situat la limita de separație dintre cele două zone h1 va fi considerat nivelul
de apă de calcul (Figura VI.12), iar noul sistem de coordonate va fi (xO”z”).
Figura VI.12 – Secțiunea de calcul pentru parabola Dupuit
Relația de calcul a parabolei (79), adoptându-se notațiile folosite până la acest pas, este
dată de următoarea expresie:
𝑌 = √ℎ12 − 𝑋 ∙
(ℎ12 − ℎ2)
𝐿 ( 41)
Deoarece poziția noului sistem de raportare este variabilă în funcție de variația nivelului,
coordonatele piezometrelor vor varia și ele, după următoarele relații:
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 35 =
𝑋60 = 𝐿 + 𝑙 − 77.50
𝑋58 = 𝐿 + 𝑙 − 53.00
𝑋54 = 𝐿 + 𝑙 − 20.50
𝑋48 = 𝐿 + 𝑙 + 15.00
( 42)
Calculul a fost realizat pentru întreg anul 2013, iar reprezentarea grafică este prezentată
pentru fiecare piezometru în Figura VI.13.
VI.2.6. Asemănarea cu o dreaptă
Datorită lungimii relativ mari a amprizei barajului, din simulările efectuate cu ajutorul
programului GeoStudio SEEP și din analiza datelor măsurate, rezultă că pe Zona II a secțiunii de
calcul, curba piezometrică poate fi asemănată cu o dreaptă, de forma:
𝑧 = 𝐴 ∙ 𝑋 + 𝐵 ( 43)
Pentru:
𝑧 = ℎ1𝑋 = 𝑥
} → ℎ1 = 𝐴 ∙ 𝑥 + 𝐵 ( 44)
Pentru:
𝑧 = ℎ𝑋 = 𝑥 + 𝐿
} → ℎ = 𝐴 ∙ (𝑥 + 𝐿) + 𝐵 ( 45)
Rezultă sistemul de ecuații cu două ecuații și două necunoscute, A și B:
ℎ1 = 𝐴 ∙ 𝑥 + 𝐵
ℎ = 𝐴 ∙ (𝑥 + 𝐿) + 𝐵 ( 46)
După efectuarea calculelor, rezultă următoarea formă a ecuației dreptei:
𝑧 =ℎ − ℎ1𝐿
∙ 𝑋 + ℎ1 −ℎ − ℎ1𝐿
∙ 𝑥 ( 47)
Cunoscându-se distanța X pentru fiecare piezometru la care este poziționat față de origine
(Tabelul VI.4), se pot calcula cotele în aceste puncte. Calculul a fost realizat pentru întreg anul
2013, iar reprezentarea grafică este prezentată pentru fiecare piezometru în Figura VI.13.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 36 =
Tabelul VI.4 – Abscisele piezometrelor în sistemul local
Nr.
piezometru Xpiezometru
67 84.50
58 109.00
54 141.50
48 177.00
VI.2.7. Compararea rezultatelor analitice cu datele măsurate
Analizând graficele din Figura VI.13, se observa că variația nivelurilor calculate nu
corespunde în totalitate cu variația nivelurilor măsurate. Acest fapt este firesc, deoarece
formulele de calcul adoptate iau în considerare ca variabilă în timp nivelul apei în acumulare. În
acest mod, pentru o anumită cotă a nivelului, se va obține aceeași valoare unică, neexistând un
domeniu de variație pentru fiecare piezometru în parte. Cu toate acestea, algoritmul de calcul
oferă rezultate medii apropiate ca mărime. Din acest considerent, rezultatele obținute sunt
considerate acceptabile.
Datele obținute pe cale analitică, se constată ca sunt apropiate ca ordin de mărime, iar
forma graficelor este aproape identică.
Totodată se constată că pentru primele 3 piezometre (67, 58 și 54), datele obținute cu
ajutorul parabolei sunt mai mari față de cele obținute cu ajutorul dreptei, în consecință graficul
parabolei este situat deasupra graficului dreptei.
Situația se schimbă în piezometrul 48, când rezultatele parabolei sunt mai mici față de
rezultatele dreptei. Acest aspect este firesc datorită curburii parabolei, în timp ce dreapta își
păstrează traiectoria.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 37 =
Figura VI.13 – Reprezentarea grafică a nivelului măsurat și nivelurile calculate
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 38 =
VI.3. Viitura din anul 2008
În vara anului 2008 a fost înregistrată viitura cu cel mai mare debit din istoria de
exploatare a amenajării Stânca-Costești Q = 3380 m3/s, cu o durată de 8.5 zile, nivelul în lacul de
acumulare a atins maximul istoric de H = 98.27 mdMB, depășind cu 0.07 m nivelul cu
probabilitatea de 1% (98.20 mdMB). În acumulare, conform datelor, această viitură a fost
resimțită timp de 24 de zile (Figura VI.15).
Variația nivelului în lacul de acumulare este reprezentată în Figura VI.14.
Figura VI.14 – Variația nivelului în lacul de acumulare în anul 2008
Figura VI.15 – Hidrograful de atenuare a viiturii din anul 2008
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 39 =
VI.3.1. Trasarea parabolei lui Dupuit
Pentru trasarea curbei de înfiltrații cu ajutorul ecuației parabolei formulată de Dupuit, se
va urma întocmai algoritmul descris în Cap. VI.2.5.
În urma efectuării calculelor, rezultă coordonatele Y, reprezentând nivelul apei în fiecare
piezometru. Pentru raportarea lor la sistemul real, acestea au fost majorate cu 57.00,
reprezentând cota planului de referință local.
Reprezentarea grafică se regăsește în Figura VI.22.
VI.3.2. Trasarea dreptei de infiltrații
Pentru asemănarea curbei de înfiltrații cu o dreaptă, se urmărește algoritmul prezentat în
Cap. VI.2.6.
În urma efectuării calculelor, rezultă coordonatele Y, reprezentând nivelul apei în fiecare
piezometru. Pentru raportarea lor la sistemul real, acestea au fost majorate cu 57.00,
reprezentând cota planului de referință local
Reprezentarea grafică se regăsește în Figura VI.22.
VI.3.3. Simularea viiturii în GeoStudio SEEP/W
După rularea programului, se obțin o serie de date numerice pentru fiecare piezometru.
Se constată rezultatele obținute se încadrează în eroarea admisibilă stabilită de ± 0.25 m.
Se observă, totodată, că în situațiile în care, din diferite motive, pe teren nu au fost culese
date, cu ajutorul acestui model putem obține rezultatele de care avem nevoie.
Reprezentarea grafică se regăsește în Figura VI.22.
În urma rulării modelului realizat în GeoStudio, în momentul viituri, în corpul barajului
apare infiltrații verticale însemnate prin nucleul de etanșare. În cele ce urmează va fi detaliat
acest fenomen.
În ziua 208 (27.07.2008) în lacul de acumulare s-a înregistrat un nivel de 91.08 mdMB,
cu doar 0.28 m peste NNR. (Figura VI.16) și continuă să crească atingând în ziua 209 - 93.11
mdMB.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 40 =
Figura VI.16 – Viitura din anul 2008 – ziua 208
Tabelul VI.5 – Viitura din anul 2008 – ziua 208
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 209
Măsurat Modelat ΔH
93.11
67 65.53 65.59 -0.06
58 - 63.61 -
54 - 64.61 -
48 65.60 65.65 -0.05
În ziua 210 (30.07.2008) nivelul atinge cota de 95.77 mdMB, dar păstrându-și tendința
de creștere. (Figura VI.17).
Figura VI.17 – Viitura din anul 2008 – ziua 210
Tabelul VI.6 – Viitura din anul 2008 – ziua 210
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 210
Măsurat Modelat ΔH
95.77
67 65.99 66.01 -0.02
58 63.89 63.76 0.13
54 65.98 65.85 0.13
48 65.86 65.86 0.00
Datorită creșterii rapide a nivelului, cu mai mult de 6.65 m într-un interval de 4 zile,
începând cu ziua 211, în corpul barajului apare un fenomen special. Curba de infiltrație trasată
de program depășește nucleul de argilă, făcând o buclă. (Figura VI.18)
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 41 =
În realitate, curba de infiltrație își păstrează alura obișnuită, iar bulca reprezintă o
cantitate de apă însemnată infiltrată vertical prin nucleul de argila.
Figura VI.18 – Viitura din anul 2008 – ziua 211
Tabelul VI.7 – Viitura din anul 2008 – ziua 211
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 210
Măsurat Modelat ΔH
97.73
67 - 66.37 -
58 - 64.93 -
54 - 65.98 -
48 66.47 66.55 -0.08
În ziua 212 (31.07.2008) este înregistrat maximul istoric în acumulare și anume 98.27
mdMB. După cum se observă în Figura VI.19 infiltrațiile verticale se mențin ridicate, iar nivelul
în piezometre este în creștere.
Figura VI.19 – Viitura din anul 2008 – ziua 212
Tabelul VI.8 – Viitura din anul 2008 – ziua 212
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 212
Măsurat Modelat ΔH
98.27
67 66.95 66.73 0.22
58 - 65.83 -
54 - 66.08 -
48 66.90 66.79 0.11
În Figura VI.20 se observa cum curba de infiltrație prezintă anumite ondulații la ieșirea
din nucleul de argilă. Prin acest aspect programul surprinde momentul în care cantitățile de apa
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 42 =
infiltrate vertical ajung în nivelul orizontal al infiltrațiilor, producând creșteri bruște, creșteri ce
sunt înregistrate și în măsurătorile efectuate la baraj. Acest fenomen face să fie înregistrate
valorile maxime în piezometre pentru această viitură.
Figura VI.20 – Viitura din anul 2008 – ziua 213
Tabelul VI.9 – Viitura din anul 2008 – ziua 213
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 213
Măsurat Modelat ΔH
97.90
67 67.33 67.48 -0.15
58 - 67.03 -
54 - 66.24 -
48 66.95 66.82 0.13
Începând cu ziua 214 (02.08.2008) infiltrațiile verticale din corpul barajului își reduc
intensitatea, astfel nivelurile piezometrice intrând într-o tendință de descreștere. (Figura VI.21).
Figura VI.21 – Viitura din anul 2008 – ziua 214
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 43 =
VI.3.4. Interpretarea rezultatelor
În Figura VI.22, se regăsesc reprezentate grafic datele provenite din măsurători, datele
obținute pe cale analitică prin cele două metode și datele obținute în urma rulării modelului
realizat în GeoStudio SEEP.
După cum se poate constata, cele 4 grafice sunt asemănătoare ca formă.
Graficele calculate nu respectă forma oscilantă pe care o are graficul măsurat, ci îi
minimizează oscilațiile. Acest fapt se datorează lipsei domeniului de variație a valorilor obținute
în piezometre pentru aceeași valoare înregistrată a nivelului în lacul de acumulare. Diferențele
între datele analitice și cele măsurate sunt încadrate între -0.34 și 0.82 pentru parabolă, iar pentru
dreaptă -0.30 și 0.85. O excepție, de la acest interval, este întâlnită în momentul viiturii, când
graficul calculat are timpul de descreștere mai mic, din acest considerent diferențele sunt mai
mari.
Acest aspect nu se întâmplă și în cazul datelor provenite din modelare, urmărind fidel
graficul datelor măsurate, chiar și în timpul viiturii. Acest lucru se poate datora infiltrațiilor
verticale mai însemnate ce sunt surprinse de program.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 44 =
Figura VI.22 – Reprezentarea grafică a nivelului măsurat și nivelurile calculate, anul 2008
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 45 =
VI.4. Simularea viiturii din anul 2010
În vara anului 2010 a fost înregistrată viitura cu cel mai mare volum din istoria de
exploatare a amenajării Stânca-Costești V = 1700 hm3 și un debit Q = 2310 m
3/s, cu o durată de
24 zile, iar nivelul în lacul de acumulare a atins H = 96.95 mdMB, fiind al doilea ca mărime
după cel înregistrat în urma viiturii din anul 2008. În acumulare, conform datelor, această viitură
a fost resimțită timp de 35 de zile (Figura VI.24).
Variația nivelului în lacul de acumulare este reprezentată în Figura VI.24.
Figura VI.23 – Variația nivelului în lacul de acumulare în anul 2010
Figura VI.24 – Hidrograful de atenuare a viiturii din anul 2010
Ca urmare a precipitațiilor căzute, se constată că hidrograful de atenuare al undei de
viitură este de tip pluriundă, având două vârfuri. Primul vârf înregistrează nivelul maxim în
acumulare de H = 96.95 mdMB, iar la câteva zile al doilea vârf atinge nivelul H = 96.20
mdMB.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 46 =
VI.4.1. Trasarea parabolei lui Dupuit
Pentru trasarea curbei de înfiltrații cu ajutorul ecuației parabolei formulată de Dupuit, se
va urma întocmai algoritmul descris în Cap. VI.2.5.
În urma efectuării calculelor, rezultă coordonatele Y, reprezentând nivelul apei în fiecare
piezometru. Pentru raportarea lor la sistemul real, acestea au fost majorate cu 57.00,
reprezentând cota planului de referință local.
Reprezentarea grafică se regăsește în Figura VI.35.
VI.4.2. Trasarea dreptei de infiltrații
Pentru asemănarea curbei de înfiltrații cu o dreaptă, se urmărește algoritmul prezentat în
Cap. VI.2.6.
În urma efectuării calculelor, rezultă coordonatele Y, reprezentând nivelul apei în fiecare
piezometru. Pentru raportarea lor la sistemul real, acestea au fost majorate cu 57.00,
reprezentând cota planului de referință local.
Reprezentarea grafică se regăsește în Figura VI.35.
VI.4.3. Simularea viiturii în GeoStudio SEEP/W
După rularea programului, se obțin o serie de date numerice pentru fiecare piezometru. Se
constată rezultatele obținute și în acest caz se încadrează în eroarea admisibilă stabilită de
± 0.25 m.
Se observă, totodată, că în situațiile în care, din diferite motive, pe teren nu au fost culese
date, cu ajutorul acestui model putem obține rezultatele de care avem nevoie.
Reprezentarea grafică se regăsește în Figura VI.22.
În urma rulării modelului realizat în GeoStudio, în momentul viituri, în corpul barajului
apare infiltrații verticale însemnate prin nucleul de etanșare. În cele ce urmează va fi detaliat și
acest fenomen.
În ziua 173 (23.06.2010) în lacul de acumulare s-a înregistrat un nivel de 90.68 mdMB,
cu doar 0.12 m sub NNR. (Figura VI.25) și prezintă o tendință de creștere, iar după 9 zile
(03.07.2010), se înregistrează un nivel de 96.32 mdMB, dar în continuare este în creștere (Figura
VI.26).
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 47 =
Figura VI.25 – Viitura din anul 2010 – ziua 173
Tabelul VI.10 – Viitura din anul 2010 – ziua 173
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 172
Măsurat Modelat ΔH
90.66
67 - 64.12 -
58 - 63.77 -
54 - 63.64 -
48 - 63.57 -
Figura VI.26 – Viitura din anul 2010 – ziua 182
Tabelul VI.11 – Viitura din anul 2010 – ziua 182
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 182
Măsurat Modelat ΔH
96.32
67 69.21 69.15 0.06
58 65.20 65.34 -0.14
54 66.76 66.78 -0.02
48 66.70 66.78 -0.08
În ziua 183 (04.07.210) se atinge nivelul maxim în acumulare pentru această viitură
(96.95 mdMB). În 10 zile s-a înregistrat o creștere cu 6.27 m, cu 0.38 m mai puțin comparativ cu
viitura din anul 2008 (ΔH = 6.65 m) și într-un interval de 2.5 ori mai mare.
Cu toate acestea, în corpul barajului apare fenomenul întâlnit și în 2008. După cum se
poate observa în Figura VI.27, curba de infiltrație calculată de program prezintă din nou acea
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 48 =
buclă ce depășește nucleul barajului. Acest fenomen ne sugerează că infiltrațiile verticale prin
nucleu au început să aibă un impact semnificativ asupra nivelului piezometric.
Figura VI.27 – Viitura din anul 2010 – ziua 183
Tabelul VI.12 – Viitura din anul 2010 – ziua 183
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 183
Măsurat Modelat ΔH
96.95
67 - 69.28 -
58 - 65.41 -
54 - 66.83 -
48 - 66.87 -
În ziua 184 (05.07.2010) chiar daca nivelul în acumulare este în descreștere, infiltrațiile
au încă un debit semnificativ. În Figura VI.28 programul surprinde momentul în care aceste
infiltrații ajung în nivelul piezometric și produc o creștere accelerată a nivelului curbei de
infiltrații prin corpul barajului.
Figura VI.28 – Viitura din anul 2010 – ziua 184
Tabelul VI.13 – Viitura din anul 2010 – ziua 184
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 184
Măsurat Modelat ΔH
96.77
67 - 69.53 -
58 - 66.62 -
54 - 67.08 -
48 - 66.93 -
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 49 =
În ziua 186 (07.07.2010), infiltrațiile verticale încep să se normalizeze, iar nivelul
acumulare este în descreștere (Figura VI.29 și Figura VI.30).
Figura VI.29 – Viitura din anul 2010 – ziua 186
Figura VI.30 – Viitura din anul 2010 – ziua 187
Tabelul VI.14 – Viitura din anul 2010 – ziua 187
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 187
Măsurat Modelat ΔH
95.76
67 67.99 67.83 0.16
58 - 65.03 -
54 - 66.53 -
48 66.98 66.98 0.00
În ziua 191 (12.07.2010), datorită precipitațiilor căzute în amonte, nivelul în lac începe să
crească. În baraj își fac apariția din nou infiltrațiile verticale (Figura VI.31).
Figura VI.31 – Viitura din anul 2010 – ziua 191
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 50 =
Tabelul VI.15 – Viitura din anul 2010 – ziua 191
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 191
Măsurat Modelat ΔH
95.84
67 67.76 67.82 -0.06
58 - 65.73 -
54 - 66.69 -
48 - 67.03 -
În ziua 192 (13.07.2010) se înregistrează al doilea vârf din hidrograful de atenuare a
viiturii, de tip pluriundă. După cum se poate observa, nivelul piezometric este în continuare
ridicat (Figura VI.32).
Figura VI.32 – Viitura din anul 2010 – ziua 192
Tabelul VI.16 – Viitura din anul 2010 – ziua 192
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 192
Măsurat Modelat ΔH
96.20
67 67.74 67.91 -0.17
58 67.17 67.33 -0.16
54 66.92 67.10 -0.18
48 67.12 67.23 -0.11
Începând cu ziua 193 (14.07.2010), chiar daca mai sunt infiltrații verticale acestea sunt în
scădere, iar impactul lor asupra nivelului piezometric este mai redus. Programul ilustrează acest
aspect prin izolarea unei mase de apă care coboară spre curba de infiltrații (Figura VI.33).
Figura VI.33 – Viitura din anul 2010 – ziua 193
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 51 =
După cum se poate observa, în ziua următoare (ziua 194), curba de infiltrații prin corpul
barajului își recapătă alura specifică, fără a mai depăși nucleul de argilă (Figura VI.34).
Figura VI.34 – Viitura din anul 2010 – ziua 194
Tabelul VI.17 – Viitura din anul 2010 – ziua 194
Nivel Lac Nr.
Piezometru
Ziua 194
Măsurat Modelat ΔH
95.77
67 67.78 67.98 -0.20
58 65.99 65.99 0.00
54 - 66.63 -
48 66.54 66.79 -0.25
VI.4.4. Interpretarea rezultatelor
În Figura VI.35, la fel ca pentru viitura din anul 2008, am reprezentat datele provenite din
măsurători, datele obținute pe cale analitică prin cele două metode și datele obținute în urma
rulării modelului.
După cum se poate constata, cele 4 grafice sunt asemănătoare ca formă, iar graficele
calculate sunt aproape suprapuse.
Și în această situație, graficele calculate nu respectă forma oscilantă pe care o are graficul
măsurat, ci îi minimizează oscilațiile. Diferențele între datele analitice și cele măsurate sunt
încadrate între -0.58 și 0.78 pentru parabolă, iar pentru dreaptă -0.55 și 0.82. Excepțiea, de la
acest interval, este întâlnită în momentul viiturii, când graficul calculat are timpul de descreștere
mai mic, din acest considerent diferențele sunt mai mari. Se observă ca amplitudinea graficelor
calculate nu este la fel de mare ca cea a graficului măsurat. Acest fapt se datorează, într-o
anumită măsură, duratei mari a viiturii. Nivelul apei fiind la cote ridicate pentru o perioadă
îndelungată, nivelul înregistrat în piezometre are o tendință crescătoare.
Metodele analitice propuse nu țin cont de acest aspect, oferind valori punctuale în funcție
de cota apei în lac, nu și cum influențează un nivel ridicat menținut pentru o anumită perioadă,
variația nivelului în piezometre.
Acest aspect nu se întâmplă și în cazul datelor provenite din modelare. Acestea urmăresc
îndeaproape graficul datelor măsurate, acolo unde există date, chiar și în timpul acestei viiturii.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 52 =
Figura VI.35 – Reprezentarea grafică a nivelului măsurat și nivelurile calculate, anul 2010
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 53 =
Capitolul VII. Concluzii și contribuții personale
VII.1. Concluzii generale
Prezenta teză de doctorat a fost realizată în cadrul şcolii doctorale a Facultăţii de
Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului. Cercetările ştiinţifice au fost derulate pe parcursul
celor trei ani de studii doctorale.
Scopul lucrării de doctorat este de a completa cu noi rezultate - obţinute prin cercetări
teoretice şi experimentale, verificate pe studiul de caz - aria de cunoaştere a modului cum variază
nivelul piezometric în corpul barajelor din pământ, atât în condiții de exploatare normale cât și în
condiții excepționale.
În Capitolul I. Amenajări hidrotehnice, am prezentat evoluția amenajărilor
hidrotehnice și impactul acestora asupra dezvoltării societăți. Totodată, am actualizat și
centralizat datele cu privire la numărul total de baraje mari din lume și din România, întocmind
clasificări după mai multe criterii.
Pe lângă impactul pozitiv pe care îl au în dezvoltarea comunităților de oameni,
amenajările hidrotehnice, ca orice lucrare inginerească, reprezintă un risc calculat asupra
acestora și a mediului înconjurător. Acest aspect legat de Siguranța și riscul amenajărilor
hidrotehnice l-am dezvoltat în Capitolul II, evidențiind cauzele principale ale accidentelor ce se
pot produce de-a lungul timpului de viață a unei amenajări. Tot în acest capitol am prezentat
metodologia de încadrare a lucrărilor hidrotehnice în clase de importanță. Acest aspect este
deosebit de important, deoarece în funcție de poziționarea lucrării hidrotehnice într-o anumită
clasă de importanță, se va realiza un plan de supraveghere a comportării în timp a acesteia cu
scopul de a reduce la minim probabilitatea de producere a unui accident.
Accidentele cele mai frecvente sunt întâlnite la barajele din pământ. În țara noastră, după
cum am putut observa, cele mai multe baraje de pământ sunt întâlnite în Bazinul Prut – Bârlad,
unde sunt înregistrate și cele mai multe accidente. Factorul principal care poate provoca un
accident sunt infiltrațiile. Din aceste considerente, s-a ales ca studiu de caz cel mai mare baraj de
pământ din Administrația Bazinală de Apă Prut – Bârlad, și anume Stânca – Costești. Pe acesta
se vor studia infiltrațiile prin corpul barajului principal de pământ și cum influențează acestea
siguranța în exploatare a acestuia.
În Capitolul III am structurat Bazele teoretice privind curgerea apei prin medii
permeabile și cum pot fi schematizate condițiile naturale pentru înglobarea lor în analizele și
calculele inginerești. Acest capitol reprezintă fundamentul teoretic pentru Capitolul IV în care
am tratat Calculul infiltrațiilor pentru barajele din pământ.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 54 =
Calculul infiltrațiilor reprezintă încă o problemă delicată, deoarece acestea sunt realizate
pe scheme simplificatoare a condițiilor naturale. Acest aspect face ca din start să existe un
anumit compromis între fidelitatea rezultatelor și dificultatea rezolvării. Din acest considerent,
anumiți cercetători au dezvoltat diferite metode de calcul și de trasare a curbei de infiltrație,
pentru diferite tipuri de pământuri ce intră în alcătuirea unui baraj. În acest capitol, am relatat
cele mai utilizate metode de calcul, ce au grade diferite de complexitate, care astăzi, stau la baza
programelor specializate de calcul a infiltrațiilor ce reprezintă o metodă modernă și eficientă de
calcul.
Tot în acest capitol, am prezentat principiile de calcul ale programului specializat
dezvoltat de GeoStudio și anume modulul SEEP/W. Acesta este un soft de calcul ce îmbină
ecuațiile mișcării permanente și nepermanente cu calculul în element finit. Din acest considerent,
el oferă rezultate foarte apropiate de realitate. Totodată, am detaliat și pașii concreți despre cum
se poate realiza un model cu ajutorul acestui program.
În Capitolul V am prezentat sistematic nodul hidrotehnic Stânca-Costești ce va deveni
studiul de caz al prezentei lucrări. Pe lângă prezentarea amenajării hidrotehnice, am detaliat
solicitările exterioare la care a fost supusă lucrarea începând cu punerea în funcțiune și până
astăzi. Datele cuprinse de acest capitol reprezintă baza de date suport pentru Capitolul VI în
care am realizat Modelarea infiltrațiilor prin barajul principal de pământ Stânca-Costești.
Pentru realizarea modelului am ales din istoricul de exploatare un an mediu, în care să
existe niveluri în lacul de acumulare atât sub NNR cât și peste NNR, fără a fi înregistrate viituri.
Din acest considerent am ales anul 2013. Pentru calibrarea modelului, este necesar ca datele ce
se obțin în modelare, pentru fiecare din cele 4 piezometre ce se regăsesc în secțiunea de calcul,
să fie egale cu datele măsurate la baraj.
După mai multe rulări ale programului și modificarea parametrilor din aproape în
aproape, rezultatele obținute pe modelul computerizat sunt comparabile cu cele măsurate,
majoritatea încadrându-se în eroarea stabilită la începutul modelării de ± 0.25 m. În acest
moment am considerat că modelul este calibrat.
După calibrarea modelului, am extras din el coeficienții de calcul și caracteristicile
pământurilor ce intră în alcătuirea barajului și am realizat un calcul analitic al infiltrațiilor, cu
scopul de a determina nivelurile în cele 4 piezometre. În acest scop am folosit metodele de calcul
prezentate în Capitolul IV. Datorită numărului mare de zile pentru care urma să întocmesc
calculele, iar rezolvarea după indicațiile autorilor nu era avantajoasă, am dezvoltat două ecuații
pentru nivelul apei la limita dintre cele două zone și pentru cota punctului de izvorâre pe taluzul
aval. Aceste ecuații prezintă marele avantaj că pot fi folosite într-un calcul tabelar cu scopul de a
analiza și compara rezultatele cu date deja cunoscute.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 55 =
Inițial, trasarea curbei de infiltrații analitice am realizat-o cu ajutorul parabolei lui Dupuit.
Dar după analizarea datelor obținute analitic și pe model, am observat că valorile obținute pot fi
plasate pe o dreaptă suport. Din acest considerent, am făcut ipoteza cum că forma curbei de
infiltrații poate fi asemănată cu o dreaptă. În consecință am dezvoltat ecuația necesară pentru
această dreaptă. Am constatat ca valorile obținute prin această ipoteză, sunt foarte apropiate de
cele obținute prin parabola lui Dupuit. Diferențele încadrându-se în intervalul ± 4 cm.
Având modelul computerizat calibrat și cele două metode analitice, am studiat modul de
variație nivelului infiltrațiilor în condiții excepționale de exploatare a barajului. Prin urmare am
analizat cele doua viituri mari consemnate în istoricul de exploatare, viitura din anul 2008 și
viitura din anul 2010. Am ales aceste viituri deoarece prezintă câteva particularități:
Viitura din 2008:
- hidrograful de atenuare a viiturii este de tip monoundă;
- înregistrează cel mai mare debit Q = 3380 m3/s;
- nivelul în lacul de acumulare atinge maximul istoric;
- viitura are o durată de 8.5 zile, iar efectul resimțit în lacul de acumulare este de 24 de zile.
- timpul de creștere este de 4 zile, cu un ΔH de 6.65 m.
Viitura din 2010:
- hidrograful de atenuare a viiturii este de tip pluriundă, cu două vârfuri;
- înregistrează cel mai mare volum al viiturii V = 1700 hm3;
- viitura are o durată de 24 de zile, iar efectul resimțit în lacul de acumulare este de 35 zile.
- Timpul de creștere este de 10 zile, cu un ΔH de 6.27 m.
Analizând rezultatele, am observat că datele obținute prin metodele analitice oferă
aceeași valoare pentru același nivel înregistrat în lacul de acumulare, rezultatele neavând un
domeniu de variație în care se încadrează. Acest aspect face în momentul în care trasăm grafic
valorile obținute și comparându-le cu cele măsurate să constatăm că graficul analitic mediază
oscilațiile regăsite la graficul măsurat. Acest fenomen nu se întâmplă și în cazul rezultatelor
obținute pe modelul computerizat. Analizând graficele datelor modelate și cele măsurate,
constatăm că alura graficului modelat este asemănătoare cu cea a graficului măsurat.
În timpul de tranzitare a viiturilor, datele obținute pe model sunt în continuare
comparabile cu cele măsurate, dar rezultatele analitice prezintă o diferență remarcabilă. Acest
lucru se datorează, în mare măsură, schematizării secțiunii de calcul și a parametrilor ce nu au
fost luați în considerare (anizotropia pământurilor, forța gravitațională etc.). Dar cu toate acestea,
în condiții normale de exploatare și aceste metode oferă rezultate similare cu cele măsurate.
Din aceste considerente, recomand folosirea metodelor analitice prezentate pentru
condiții normale de exploatare, iar cu ajutorul modelului computerizat calibrat și verificat, se pot
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 56 =
simula diferite scenarii de exploatare, obținând astfel date ce pot fi analizate și interpretate pentru
exploatarea în siguranță a nodului hidrotehnic Stânca-Costești.
VII.2. Contribuții personale
Pornind de la scopul prezentei lucrări de doctorat, contribuțiile personale la subiectul
tratat, constau în:
Documentarea și actualizarea datelor asupra barajelor mari din România și străinătate;
Identificarea și prezentarea principalelor cauze a accidentelor ce apar la baraje;
Centralizarea datelor cu privire la pagubele produse de cedări de baraje de-a lungul
timpului;
Structurarea principiilor de curgere a apei prin medii poroase într-un cadru concis.
Centralizarea principalelor metode de calcul a infiltrațiilor atât pentru baraje din
pământ omogene cât și pentru baraje cu nucleu sau mască de etanșare;
Documentarea și prezentarea etapelor de creare a unui model de calcul al infiltrațiilor
în softul specializat GeoStudio SEEP/W;
Sistematizarea și centralizarea datelor cu privire la solicitările barajului Stânca-
Costești de-a lungul timpului;
Centralizarea și interpretarea datelor nivelurilor piezometrice de la acest baraj;
Realizarea și calibrarea modelului pentru barajul principal de pământ Stânca-Costești;
Analiza rezultatelor obținute pe model și raportarea acestora la datele reale;
Dezvoltarea a două ecuații analitice de calcul pentru nivelul apei la limita dintre cele
două zone și pentru cota punctului de izvorâre pe taluzul aval. Aceste ecuații prezintă
marele avantaj că pot fi folosite într-un calcul analitic tabelar cu scopul de a analiza și
compara rezultatele cu date deja cunoscute.
Dezvoltarea unei ecuații a curbei de infiltrații, aplicabilă pentru studiul de caz
considerat.
Simularea celor două mari viituri înregistrate în istoricul de exploatare a barajului, cu
ajutorul modelului realizat in GeoStudio;
Calculul analitic al celor două viituri cu metoda lui Dupuit și cu ajutorul ecuației
proprii dezvoltate;
Interpretarea rezultatelor obținute cu ajutorul modelului și prin calcule analitice, prin
raportarea acestora la datele măsurate.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 57 =
Bibliografie
1. A.B.A. Prut-Bârlad (2016), Planul de management al riscului la inundații
2. Administrația Naționala „APELE ROMÂNE” și Concernul Republican pentru
Gospodărirea apelor „APELE MOLDOVEI” (2005), Regulament de exploatare a
nodului hidrotehnic Stânca – Costești, de pe râul Prut
3. Bartha, I., Javgureanu, V., Nicolae, M. (2004), Hidraulică Vol. II, Editura Performantica,
Iași
4. Bartha, I., Marcoie, N., Toma, D., Mitroi, R., (2017) – Hydraulics. Course for civil
engineers, Editura Performantica, Iași
5. Băloiu, V., Popovici, N., Giurma, I. (1978), Îndrumar pentru întocmirea proiectelor la
regularizarea cursurilor de apă. Rotaprint I.P. Iași
6. Bendescu, M. (2000), Contribuții privind influența factorilor de mediu asupra
construcțiilor hidrotehnice din beton din județul Iași și Moldova, Univ. Tehnică, Iași
7. Blăgoi, O., Mitroi , A. (2003), Hidraulica pentru construcții, Editura Cermi, Iași
8. Blăgoi, O., Mitroi, A. (2003), Hidraulica generală Univ. Tehnică, Iași
9. Boboc, V. (2014), Cercetări asupra inundaţiilor produse în urma căderii barajelor de
pământ, Univ. Tehnică, Iași
10. Botoș, M. L. (2013), Contribuții la studiul comportării în exploatare a barajelor cu
acumulări nepermanente în varianta transformării în acumulări permanente. Teza
de doctorat. Timișoara.
11. Budei, L. (1998), Evoluția morfologica a cursului de apa în aval de baraj. Univ. Tehnică,
Iași
12. Casagrande, A. (1937), Seepage Through Dams, în Contribution to Soil Mechanics 1925–
1940, Boston Soc. of Civ. Eng., Boston
13. Cercel P., Boariu C., Vorovei. C., (2015), The Rehabilitation and Assurance the
Abandoned Hydro Accumulations. Case Study, Buletinul Institutului Politehnic din
Iași, Fasc 1-2, Editura Politehnium, Iași
14. Cercel, P., Giurma, I. (2011), Cercetări privind starea de siguranță a unor amenajări
hidrotehnice. Teză de doctorat. Iași.
15. Cercel, P., Giurma-Handley, C., Telisca, M., Cercel, M. (2007), Evaluating the slope
stability on earth dams using the compute programs Galena and CHASM,
International Symposium Management of Thechnological Changes, Alexandropolis
Grece.
16. Chirilă, A. (1995), Construcții hidrotehnice. Univ. Tehnică. Iași
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 58 =
17. Cojocar, M. (2008), Hidroconstrucția. Vol. I. Editura Inkorporate Print, București:
18. Cojocaru, C. (2011), Modelarea interacţiunilor şi dezvoltarea sistemelor integrate de
management al apei la nivel de bazin hidrografic, Univ. Tehnică. Iași:
19. Crăciun, I., Baidu, M., Trofin, F. (2010), Evaluarea și siguranța în exploatare a
construcțiilor hidrotehnice. Revista Construcțiilor
20. Daghigh, Y. (1993), Numerical simulation of dynamic behaviour of an earthdam during
seismic loading. Delft
21. Diaconu, C. (1999), Hidrometrie Aplicată. Editura H.G.A., București
22. Donald, H. Babitt, (1993), Improving Seismic Safety of Dam in California Departament of
water resources, Sacramento, California
23. Dragota, I., Petrehus, V. (2002), Metode numerice pentru ecuații diferențiale. Orizonturi
universitare, Timișoara
24. Drobot, R., Giurma, I. (1979). Hidrologie Vol. II. Rotaprint I.P. Iași
25. Dumitrescu, D., Pop, A. R., (1969), Manualul Inginerului Hidrotehnician. Volumul I,
Editura Tehnică, București
26. Dupuit, J. (1863), Etudes theoriques et Practiques sur le Mouvement des eaux dansles
Canaux Decouverts et a travers les Terrains Permeables. Dunot, Paris
27. EURO Insol. (2013), Plan de reorganizare a activității debitoarei Societate Comercială
de Producere a Energiei Electrice în Hidrocentrale HIDROELECTRICA, București
28. Flegont, G., Dorojneac, D., Andrei, C. (2002), Injecții și drenaje în fundațiile stâncoase
ale marilor baraje. MAD Linotype, Buzău
29. GEO-SLOPE International Ltd. (2015), Seepage Modeling with SEEP/W an Engineering
Methodology.
30. GEO-SLOPE International Ltd. (2015), Seepage through a dam embankment.
31. Ghițescu, M.-A. (2010), Analiza posibilităţilor şi limitelor conceptelor de modelare a
curgerilor în sistem 1D, 2D şi 3D. Editura Politehnica, Timișoara
32. Giurma, I. (1987), Hidrologie, lucrări practice, Rotaprint I.P. Iași
33. Giurma, I., (2004), Hidrologie Specială, Editura Politehnium, Iași
34. Giurma, I. (2008), Impactul lacurilor de acumulare asupra mediului, Editura
Performantica, Iași
35. Giurma, I. (2000), Sisteme de gospodărirea apelor, Editura Cermi, Iași
36. Giurma, I. (2003), Viituri și măsuri de apărare, Editura "Gh. Asachi", Iași
37. Giurma, I. (2006), Sisteme constructive pentru amenajarea formațiunilor torențiale.
Editura Performantica, Iași
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 59 =
38. Giurma, I., Crăciun, I., Giurma, C. (2009), Hidrologie și Hidrogeologie. Aplicații. Editura
"Gh. Asachi", Iași
39. Giurma, I., Crăciun, I., (2010), Managementul integrat al resurselor de apă, Editura
Politehnium, Iași
40. Giurma, I., Crăciun, I., Giurma-Handley, C. R. (2009), Hidrologie, Editura Politehnium,
Iași
41. Giurma, I., Hraniciuc, T, Cercel, P., (2009), Flood monitoring through hydrological and
hydraulic parameters modeling using modem software 6th International Conference
on the Management of Technological Changes, Alexandroupolis GREECE)
42. Giurma-Handley, R. (2006), Modele numerice de simulare a curgerii apelor subterane și
transportului de poluanți în acvifere, Editura Politehnium, Iași
43. Grant: Sistem Energetic Inteligent în arii protejate (nr. 1729/01.09.2015),
director: conf. dr. ing. Costel Boariu, Ciprian Vorovei – membru,
beneficiar: Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași
44. Grisin, M. (1958). Construcții hidrotehnice. Vol. 1. București: Editura Tehnică.
45. Hâncu, C.D. (2004), Dezvoltare rurala, Editura Matrix Rom, Bucureşti
46. Hâncu, C.D. (2004), Regularizări de râuri și combaterea inundaţiilor, Editura Fundaţiei
Andrei Saguna, Constanța
47. Hâncu, C.D. (2004), Sisteme hidrotehnice do gospodărirea apelor, Editura Matrix Rom,
Bucureşti
48. Haret, C., Ciobanu S. (1979), Lacuri colinare, Editura Ceres
49. ICOLD (1973), Lessons from Dam Incidents.
50. Institutul de Studii și Proiectări Hidroenergetice (1984), Accidente la construcții
hidrotehnice. I.P. 13 Decembrie 1918, București
51. International Renewable Energy Agenty (RENA//9. (2012), Renewable Energy
Tehnologies: Cost Analysis Series. Volume 1: Power Sector.
52. Ionescu, D. (2002), Introducere în teoria stratului limita. Editura Politehnică, Timișoara
53. Kiselev, P.G., (1988), Îndreptar pentru calcule hidraulice, Editura Tehnică, Bucureşti
54. Luca, M. (1994), Hidraulica construcțiilor hidrotehnice. Univ. Tehnică, Iași
55. Luca, M. (1998), Hidraulica tehnica. Editura Tehnopress, Iași
56. Luca, O. (2000), Hidraulica muscarilor permanente. HGA, București
57. Luca, O., Luca, B. (2002), Hidraulica construcțiilor. Orizonturi Universitare, Timișoara
58. Lungu, D., Ghiocel, D., (1982), Metode probabilistice în calculul construcţiilor, Editura
Tehnică, Bucureşti
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 60 =
59. Macarevici, L., Manolovici, M., Cotiușcă, D., (1983), Mecanica rocilor și Construcţii
hidrotehnice, Editura Rotaprint, laşi
60. Manea, S., Batali, L., Popa, H. (2003), Mecanica pământurilor. Elemente de teorie.
Încercări de laborator. Exerciţii, Editura Conspress, Bucureşti
61. Mănescu, M., (2002), Hidraulica Podurilor și podeţelor, Editura Orizonturi Universitare,
Timişoara.
62. Manoliu, I., 1973, Regularizări de râuri și căi de comunicaţii pe apă, Editura Didactica și
Pedagogică Bucureşti.
63. Mantz, N., Popescu N., Traşculescu E., (1964), Baraje de pământ și Bazine de retenţie în
agricultură, Editura Agrosilvică, Bucureşti
64. Marchidanu, E. (1996), Hidrogeologia în ingineria construcțiilor, Editura Tehnică,
București
65. Marinov, A. (2000). Hidrodinamica apelor subterane. Editura Printech, București
66. Miller, D. (1994), Discharge characteristics, A. A. Balkema Brookfield, Rotterdam
67. Muşat, V., (2003), Geotehnică, Editura Gh. Asachi, Iaşi
68. Musat, V., Raileanu, P. (1991), Geotehnica si fundaţii - îndrumar de proiectare, Editura
Rotaprint, Iaşi
69. Negoescu, R., Bălan, C., Bănățeanu, M., Nițulescu, D. (2015), World Water Day. Ziua
Mondiala a apei - WWD 2015. Apa în dezvoltarea durailă: de la viziune la acțiune.
70. Neuner, I., Stematiu, D., Popovici, A. (2010), Ghid privind echiparea construcțiilor
hidrotehnice de retenție cu aparatură de măsură și control, București
71. O. Natau, E. Fecker, E. Pimentel. (2003), Geotehnical Measurements and Modeling. A.A.
Balkema Publishers, Tokyo
72. Patraș, B., Vorovei, C., (2016), Torrents correction. Case study, Buletinul Institutului
Politehnic din Iași, Fasc 3-4, Editura Politehnium, Iași
73. Pietraru, V. (1970), Calculul infiltrațiilor. Ediția I. Editura Ceres, București
74. Pietraru, V. (1977), Calculul infiltrațiilor. Ediția II. Editura Ceres, București
75. Popescu, Ș. (2000), Aplicații informatice în hidraulica sistemelor hidrotehnice. Editura
Cermi, Iași
76. Popovici, A. (1992), Baraje pentru acumulări locale. Vol. I. Editura Tehnică, București
77. Popovici, A. (2002), Baraje pentru acumulări locale. Vol. II. Editura Tehnică
78. Popovici N. (1980), Îndiguiri, regularizări şi gospodărirea apelor - îndrumător de
proiectare, Editura Rotaprint, Iași
79. Prișcu, R. (1973), Construcții Hidrotehnice, Vol. 1. Editura Didactică și Pedagogică,
București
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 61 =
80. Răileanu, P., Boti, N. Stanciu A. (1986), Geologie, Geotehnica, Fundaţii, Editura
Rotaprint, laşi
81. Ratiu M., Constantiniu C., (1989), Comportarea construcţiilor și amenajărilor
hidrotehnice, Editura Tehnică, Bucureşti
82. Roman, C. (coord) Boariu C., Vorovei C., (2017), Inteligent Energy System in Protected
Area, Chapter 12: Bio-Structures for the protection of riverbeds, Academic
Collection Performantica, Iași
83. Roman, C. (coord) Boariu C., Vâscu V., Vorovei C., (2017), Inteligent Energy System in
Protected Area, Chapter 14: The design of the water intake sills, with minimum
ecological impact, using the theory of similiarity, Academic Collection
Performantica, Iași
84. Roşu, C. (1999), Gospodărirea apelor, Editura Orizonturi Universitare, Timişoara
85. Rosu, C., Crețu, G. (1998). Inundații accidentale. H.G.A., București
86. Rusu, G. (1958), Tehnica măsurătorilor în construcțiile masive, Editura Academiei R.P.R
București
87. S.A. Luca. (2004), Introducere în arheologie generală, Sibiu.
88. Sârbu, C. (2006). Studii și cercetări privind starea de siguranța a unor lucrări
hidrotehnice cu funcționare în regim nepermanent. Univ. Tehnică. Iași
89. SC AQUAPROIECT SA. (2016), Urmărirea comportării în timp a obiectivelor de la
nodul hidrotehnic Stânca-Costești. Vol II.
90. Selina Begum, Marcel J.F. Stive, Jim W. Hall. (2007), Flood Risk Management în
Europe: Innovation în Policy and Practice. Springer
91. Serafim, L. (1981), Safety of dams judged from failures, Water&Power&Dam
Construction, Dec.
92. Stanciu, A. (2006), Fizica şi mecanica pământurilor, Editura Tehnică, București
93. Stanciu, A., Lungu, I. (2006), Fundații. Editura Tehnică, București
94. Stematiu D. (2008), Amenajări hidrotehnice, Editura Tehnică, Bucureşti
95. Stematiu, D., Ionescu, Ș. (1999), Siguranță și risc în construcții hidrotehnice. Editura
Didactică și Pedagogică, București
96. Taylor, D. (1984), Fundamentals of Soil Mechanics. Wiley, New York
97. Tologea, S. (1980) - Accidente şi avarii în construcţii, Editura Tehnică, Bucureşti
98. Trofin, E. (1970), Hidraulică specială (hidraulică subterană), I.C.B., 1970
99. Vorovei, C., (2015), Proiect de cercetare științifică, Iași
100. Vorovei, C., (2016), Raport de cercetare: Baza experimentală folosită pentru studii și
cercetări, Iași
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 62 =
101. Vorovei, C., (2017), Raport de cercetare: Rezultate parțiale ale cercetărilor, Iași
102. Vorovei, C., (2016), Raport de cercetare: Stadiul actual privind siguranța în exploatare
a amenajărilor hidrotehnice, Iași
103. Vorovei, C., Patraș B., (2015), The evolution of dams and hydro-power improvements,
Buletinul Institutului Politehnic din Iași, Fasc 3-4, Editura Politehnium, Iași
104. Vorovei, C., Cercel, P., Calculation of the infiltration curve through an earth dam,
Buletinul Institutului Politehnic din Iași, în curs de publicare
105. Vorovei, C., Giurma, I., Bîrlica, C. I., Infiltration modeling through an earth dam. Case
study Buletinul Institutului Politehnic din Iași, în curs de publicare
106. Walski, T. (2003), Advanced water distribution modeling and management. Waterbury,
Haestad CT
107. Zamflrescu, Fl., (1997), Elemente de bază în dinamica apelor subterane, Editura
Didactică şi Pedagogică, Bucureşti
108. HG 243/2000 - Ordonanța de urgenta privind siguranța barajelor.
109. HG 638/1999 - Regulament de apărare împotriva inundațiilor, fenomenelor
meteorologice periculoase și accidentelor la construcțiilor hidrotehnice
110. HG 766/1997 - Regulament privind stabilirea categoriei de importanta a construcțiilor
111. Legea 107/1996 – Legea apelor
112. NP 076/2002 - Normativ de proiectare, execuţie şi evaluarea siguranţei la acţiuni
seismice a lucrărilor hidrotehnice din frontul barat. B.C. nr. 19/2003
113. NP 087/2003 - Normativ pentru urmărirea comportării construcţiilor hidrotehnice. B.C.
nr. 13/2004
114. NTLH 021/2002 - Metodologia privind stabilirea categoriilor de importanta a
barajelor.
115. NTLH 022/2002 - Metodologia de evaluare a stării de siguranța în exploatare a
barajelor și lacurilor de acumulare
116. NTLH 023/2002 - Metodologia de evaluare a stării de siguranța în exploatare a
digurilor care realizează depozite de deșeuri industriale.
117. NTHL 033/2002 - Procedura de trecere în conservare, postutilizare sau abandonare a
barajelor.
118. OUG 244/2000 - Privind siguranța barajelor
119. Ordin MAPPM 834/1996 - Regulament cadru de exploatare a barajelor, lacurilor de
acumulare și prizelor pentru alimentari cu apa, cu sau fără baraje.
Cercetări privind siguranța în exploatare a amenajărilor hidrotehnice – Rezumat –
= 63 =
120. Ordin MAPPM/396/1997 - Regulament Cadru pentru elaborarea regulamentelor de
exploatare a barajelor, lacurilor de acumulare și prizelor pentru alimentari cu apa.
121. P 130/1999 - Normativ privind comportarea în timp a construcțiilor
122. P 100/2013 - Normativ privind calculul seismic al construcțiilor
123. STAS 1913/6-76 - Teren de fundare. Determinarea permeabilităţii în laborator
124. STAS 4273/83 - Construcţii hidrotehnice. Încadrarea în clase de importanţă.
125. STAS 4068/1987 - Debite și volume maxime de apă. Probabilitățile anuale ale debitelor
și volumelor maxime în condiții normale și speciale de exploatare
126. STAS 7883/1990 - Construcţii hidrotehnice. Supravegherea comportării în timp.
Prescripţii generale.
127. STAS 10100/0/1975 - Principii generale de verificare a siguranței construcțiilor
128. www.baraje.ro - Registrul Român al Marilor Baraje (RRMB)
129. www.icold-cigb.org - International Commission on Large Dams (ICOLD)
130. www.geo-slope.com - GEO-SLOPE International Ltd.
131. https://en.wikipedia.org/wiki/Dam_failure - Wikipedia-Dam failure
Recommended