UNIVERSITATEA DE TIINE AGRONOMICE I MEDICIN VETERINAR BUCURETI FACULTATEA DE IMBUNATATIRI FUNCIARE SI INGINERIA MEDIULUI DEPARTAMENTUL INVATAMANT CU FRECVENTA REDUSA Specializarea: INGINERIE I PROTECIA MEDIULUI PENTRU AGRICULTUR

DISCIPLINA: AMENAJRI HIDRO Anul de studiu III Semestrul II

Dr. Ing. TOMA BONCAN

Anul universitar 2008/2009

1

CAPITOLUL 1 INTRODUCERE 1. ECONOMIA APELOR I RAMURILE EI 1.1. Rezervele de ap ale globului pmntesc n procesele vitale de pe Pmnt i n activitatea multilateral a omului, apa joac un rol fundamental. Mult vreme a existat convingerea c omerirea va dispune de infinite resurse de ap, care s satisfac toate nevoile sale. Aceast idee se bazeaza pe capacitatea acestei bogaii naturale de a se reproduce singur, n cadrul cunoscutului circuit al apei din natur. Dar evenimentele din ultimii ani arat c rezervele de ap dulce de pe glob nu sunt deloc inepuizabile. Dezvoltarea activitii industiale, lrgirea utilizrii apei n agricultur, n special pentru irigaii, creterea numeric a populaiei, ca i ridicarea nivelului su de trai, sporesc n ntreaga lume cerinele att biologice ct i economice de ap. Apa dulce utilizabil de la suprafaa continentelor se evalueaza la circa 50 000 km 3 anual, din care se apreciaz c, fr a provoca secarea apelor curgtoare i a lacurilor, i fr a epuiza pnzele subterane, omenirea dispune anual de numai 20 000 km3. Amenajrile hidrotehnice care se vor realiza n viitor, ca i noile resurse de ap care vor fi utilizate (imensa rezerv de ap de mare spre exemplu, care se ridic la 1,3 miliarde km 3), vor trebui s in seam de faptul c rezervele de ap sunt repartizate teritorial foarte neuniform, c regimul lor de curgere este foarte variabil n timp, iar cantitatea apei nu este ntotdeauna satisfctoare. 1.2 Rezervele de ap din Romnia Teritoriul Romniei, cuprins ntre 20o i 30o longitudine estic i 43o si 49o latitudine nordic, cu o suprafa de 237 500 km2, face parte din zona de climat continental. Temperatura medie este de 9,2C, iar precipitaiile medii sunt de 660 mm/an. Regimul hidrografic al rurilor rii noastre este caracterizat prin prezena unor debite mari, rezultnd din topirea zpezilor i din ploile de primvar i var, care reprezint 30 pn la 50% din totalul anual. Lunile iulie-septembrie i decembrie - februarie sunt caracterizate de debite mici. De la un an la altul exista importante variaii ale debitelor medii anuale, abaterea debitelor medii anuale extreme faa de media multianuala atingnd 50%. Debitul mediu al rurilor din interiorul arii este de aproximativ 1200 m3/s, ceea ce revine pe locuitor un volum de 2000m3/an. Dunrea, cu o lungime de 1075 km pe teritoriul romnesc, posed la intrarea n ar un debit modul de 5 500 m3/s i, la vrsarea n mare, de 6 100m3/s. 1.3. Economia apelor n cadrul economiei naionale a unei ri, ramura care are ca obiect totalitatea msurilor necesare pentru folosirea raional a resurselor de ap poart denumirea economia apelor. Domeniile sau direciile principale ale economiei apelor sunt urmtoarele: -hidroenergetica, care se ocup cu amenajarea i folosirea energiei apelor (cursuri de ap, maree etc.); -transporturile fluviale i maritime, cu amenajrile hidrotehnice respective privind regularizarea cursurilor de ap, construcia porturilor, aprarea coastelor etc.; -hidroamelioraiile,care au ca scop irigarea i alimentarea cu ap a terenurilor i centrelor agricole, precum i desecarea terenurilor cu ape n exces; -alimentrile cu ap i canalizrile centrelor populate i ale ntreprinztorilor industriale; - folosinele diverse, sanitare, piscicole,sportive. 1.4 Principiile folosirii complexe a apelor n interesul obinerii unui randament maxim pentru economia naional, un curs de ap trebuie amenajat i folosit n acelai timp pentru mai multe scopuri. O asemenea folosire poart denumirea de folosire complex. O folosire complex a apelor trebuie s respecte urmtoarele principii: - s creeze posibilitatea utilizrii concomitente a cursului de ap n mai multe scopuri; - s nu exclud o asemenea posibilitate pentru viitor; - s respecte i s ncadreze, n msura n care acest lucru este raional, folosinele deja amenajate. 2

Aplicarea acestor principii nu este uoar deoarece: anumite folosine cer debite uniforme (alimentrile cu ap), altele cer debite neuniforme (energetica) sau periodice (irigaiile); anumite amenajri aduc apa, altele o evacueaz (canalizrile); anumite folosine consum apa (alimentrile cu ap, irigaiile), altele o folosesc fr a-i micora debitul (energetica, transporturile pe ap, piscicultura). Din cele artate rezult c planurile de amenajri complexe trebuie s satisfac n mod raional i economic cerinele mai multor ramuri. Cnd acest deziderat este pe deplin realizat, punnd n valoare totalitatea posibilitilor unei resurse de ap, folosirea poart denumirea de folosire integral. 1.5 Amenajarea apelor din Romnia n Romnia, odat cu lansarea primului Plan de electrificare din 1950, s-au enunat principiile amenajrii integrale a apelor, principii care au stat la baza mreelor lucrri hidrotehnice care au fost construite de atunci i pn n prezent. n acest plan (2) se arat printre altele:- Problema apelor ocup un loc de frunte n viaa economic i social a rii noastre. Datorit rolului important al apei n producerea energiei necesare electrificrii, stpnirea i folosirea apelor noastre constituie una din problemele de baz ale construciei socialiste Obiectivele principale avute n vedere la elaborarea acestui Plan au fost: - inventarierea resurselor de ap ale rii, cu caracteristicile lor cantitative i calitative; - determinarea zonelor care prezint deficit sau excedent de ap n raport cu necesitile; - stabilirea msurilor i lucrrilor necesare pentru satisfacerea necesarului de ap al folosinelor, pentru combaterea efectului duntor al apelor i pentru protecia calitii lor. Criteriile principale care au stat la baza alegerii soluiilor, a stabilirii lucrrilor i etapizrii acestora, au fost folosirea complex a lucrrilor i amenajrilor hidrotehnice i eficiena lor economic. Schema de amenajare de prim etap, ca i cea de perspectiv, in seama de o dezvoltare progresiv, plecnd de la situaia existent la data elaborrii i tinznd spre perspective din ce n ce mai largi. 1.6 Exemplificri Amenajarea complex a rului Bistria(fig.1-1), nceput n anul 1951, cuprinde n primul rnd uzina hidroelectric V. I. LENIN-BICAZ(3), cu marele lac de acumulare realizat de barajul de la Izvorul Muntelui. Volumul total al lacului este de 1230 mil.m3, din care volumul util reprezint 930mil. m3. Regularizarea debitelor, cu caracter supraanual , mrete debitul minim mediu de la 0,4Qm, nregistrat ntr-o perioad de ani secetoi, la 0,7Qm. Lacul de acumulare satisface folosine complexe: energie hidroelectric, atenuarea undelor de viitur, irigaii, alimentri cu ap, turism. ntre baraj i central, cursul rului, n lungime de 15 km, formeaz o bucl care este tiat printr-o derivaie de 6 km, din care 4,8 km n galerie sub presiune. Cderea brut maxim de 149 m i debitul instalat de 178 m3/s, duc la o putere instalat de 210MW i la o producie de energie n anul mediu de 490 mil. kwh. Pentru atenuarea undelor de viitur este prevzut n lac, deasupra nivelului normal de retenie, un volum de protecie de 100mil. m3. Acest volum, mpreun cu manevra adecvat a evacuatorilor, reduce debitele maxime de fluente la 0,6 din cele afluente. Printr-o prognoz de 6 sau 12 ore a debitelor afluente, efectul de atenuare crete. Acest fenomen aduce importante avantaje economice att n albia rului Bistria ct i n aval, pe Siret . Debitele regularizate ale Bistriei mpreun cu cele neregularizate ale Siretului sunt prevzute a fi folosite n viitorul apropiat pentru irigaii. Acestea se vor dezvolta att pe terasele vestice ale Siretului, ct i n Brganul de nord-est, pe o suprafa de circa 300 000 ha. Cele 12 trepte amenajate pe Bistria n aval de centrala de la Stejaru pn la confluena cu Siretul (fig. 1-1) totalizeaz o putere instalat de 244 MW cu o producie de energie de 918 mil. kwh . Ele asigur o serie de instalaii de alimentri cu ap industrial precum i dezvoltarea unor complexe turistice i sportive.

3

2. HIDROTEHNICA I CONSTRUCIILE HIDROTEHNICE 2.1 Definitii Disciplina care se ocup cu studiul diferitelor amenajri ale resurselor de ap, al metodelor de combaterea efectelor ei distructive, al construciilor, echipamentelor i al instalaiilor prin care se realizeaz aceste scopuri, poart denumirea de hidrotehnic. Construciile inginereti care fac parte integrant din amenajrile hidrotehnice, alturi de alte construcii, echipamente i instalaii cu caracter mecanic sau electric, poart denumirea de construcii hidrotehnice. n raport cu celelalte tipuri de construcii, acestea sunt caracterizate de elementele artate n continuare. 2.2 Aciunea apei asupra construciilor hidrotehnice Construciile hidrotehnice se deosebesc de celelalte construcii inginereti prin faptul c sunt supuse, pe lng aciunile i solicitrile obinuite, la aciunea apei. Aceasta se manifest sub form mecanic, fizico-chimic i biologic. Aciunea mecanic a apei se manifest sub form de presiune hidrostatic i de presiune hidrodinamic. Presiunea hidrostatic este exercitat asupra corpurilor cu care se gsete n contact apa n repaus. Ea reprezint n cele mai multe cazuri principala solicitare, mrimea ei determinnd forma, dimensiunile i alctuirea unei construcii. Presiunea hidrodinamic este exercitat de apa n micare asupra elementelor cu care se gsete n contact. Evaluarea ei este mai dificil, iar efectele ei, mai ales n cazurile n care ea are caracter variabil, mai greu de prevzut i de stpnit. Aciuni dinamice se ntlnesc la funcionarea stavilelor mobile, a descrctorilor de ape de diverse tipuri, a disipatorilor de energie, a prizelor de ap, a aduciunilor de diverse tipuri, a camerelor de echilibru, a conductelor i galeriilor forate, a centralelor, a canalelor i galeriilor de fug. Apele care se infiltreaz prin corpul i terenul de fundaie al barajelor, valurile, ca i suprapresiunile provocate de undele seismice, exercit de asemenea aciuni dinamice. Aciunea fizic a apei, mai ales a celei n micare, se manifest prin erodarea suprafeelor cu care vine n contact, prin splarea i degradarea betoanelor, prin antrenarea particulelor componente ale materialelor necorozive, prin degradarea terenurilor de fundaie. O serie de msuri constructive, uneori destul de costisitoare, vin n ntmpinarea acestor fenomene, prin mrirea durabilitii betoanelor, prin consolidarea terenurilor sau prin drenarea lor. Aciunea chimic este excitat de apele agresive acumulate n lacuri, care parcurg apoi ntreaga schem de amenajare, pn la punctul de restituie, sau de apele exterioare care i croiesc drum 4

spre elementele constructive ale ansamblului unei uzine hidrocentrale. Degradarea betonului ca urmare a fenomenelor de coroziune bioxid de carbon, sruri de amoniu, sruri de magneziu, soluii de sulfai solubili, soluii de acizi organici, grsimi, uleiuri etc. Aciunea biologic a apei asupra betonului i asupra altor materiale de construcie, cum ar fi metalul i lemnul, este excitat prin intermediul algelor, bacteriilor, ciupercilor i al muchilor. Coroziunea se produce fie din cauza secreiilor lor cu caracter acid, fie din cauza produselor lor de descompunere. 2.3 Condiiile de execuie Amenajrile hidrotehnice comport de obicei cantiti mari de lucrri. Volumele de terasamente i excavaii se ridic la sute de mii sau milioane de metri cubi , cele de betoane turnate n corpul barajelor de asemenea. Excavaiile i betonrile n subteran pentru galerii i puuri, sau pentru cavernele centrelor, se extind pe zeci de kilometri i comport sute de mii de metri cubi . n aceeai msur de extinse sunt lucrri de terasamente i de cptuire cu plci de beton ale canalelor de aciune i de fug. Lucrrile de forare i de injectare a terenurilor de fundaie cu suspensii de ciment, n vederea consolidrii i impermeabilizrii lor, totalizeaz la o amenajare zeci de mii de metri liniari. n cazul uzinelor hidroelectrice, echipamentele hidromecanice, mecanice i electrice se ridic la mii sau zeci de mii de tone. La uzina hidroelectric Gh. Gheorghiu-Dej Arge i principalele cantiti de lucrri au fost: spturi la suprafa ................................................................ 850 000 m spturi n subteran ................................................................. 950 000 m betoane ................................................................................... 1 000 000 m echipamente electro -mecanice .............................................. 7 200 t. Construcia barajului cu contrafor de la Poiana Uzului, nalt de 80 m, a comportat turnarea a 700 000m3 beton, un volum de terasamente de 500 000m3 i o lungime de foraje injectate de 70 000m. Construcia barajului de anrocamente Vidra-Lotru, nalt de 121m, a comportat punerea n oper a 2 660 000m3 anrocamente, 470 000m3 argil i 420 000m3 pietri i nisip. Durata de execuie a acestor lucrri fiind n general scurt, de ordinul civa ani, ele necesit o mecanizare intens a lucrrilor de mas. n prezent, mainile, utilajele i instalaiile de construcii disponibile n ar, ca i mijloacele de transport moderne, permit realizarea unor ritmuri de execuie la nivel mondial. Pe antierele din ara noastr se pot turna zilnic mii de metri cubi de beton, se pot pune n oper mii i zeci de mii de metri cubi de pmnt i piatr, se pot fora i injecta zeci de metri liniari, se pot cptui sute de metri ptrai de taluzuri sau se pot excava n galerii zeci de metri liniari. Toate aceste realizri se bazeaz pe puternice i complexe organizri de antier. O categorie important de construcii hidrotehnice se execut n albiile rurilor, n incinte nchise de batardouri. Lucrrile de punere la uscat sunt costisitoare, iar execuia fundaiilor cu epuizmente este dificil i pretenioas. Cnd debitul rului depete debitul de construcie, admis convenional, apare pericolul inundrii antierului. n aceste condiii lucrrile executate pot fi distruse parial sau total, ca i instalaiile i utilajele care se gsesc n interiorul incintei. 2.4 Influena construciilor hidrotehnice asupra regiunilor nvecinate n afar de asigurarea folosinelor pentru care au fost executate, construciile i amenajrile hidrotehnice exercit de multe ori o influen important asupra regiunilor nvecinate; astfel, prin construcia barajelor se creeaz lacuri de acumulare care inund mari suprafee. n afar de faptul c se pierd ntinse terenuri agricole, puni, pduri sau alte exploatri, sunt uneori necesare strmutrilor de sate i orae, de instalaii industriale, de drumuri i ci ferate cu anexele lor. Remuul provocat prin barare se extinde pe muli kilometri n amonte. Pentru evitarea pagubelor provocate de revrsri se construiesc lucrri de ndiguire, sau se exploateaz astfel evacuatorii nct acest pericol s fie nlturat. Cel mai mult edificator exemplu din acest punct de vedere l constituie amenajarea de la Porile de Fier a crei influen se resimte la o distan de peste 100 km n amonte. i celelalte trepte care se vor construi pe Dunre n aval vor pune probleme similare. 5

Odat cu ridicarea nivelului n lacul de acumulare sau de derivaie i n canalele de aduciune sau de fug, se modific regimul apelor subterane din regiune. Acest fenomen are repercusiuni importante asupra aglomerrilor umane i industriale, asupra instalaiilor de captare de ap i canalizare, precum i asupra faunei i florei locale. O experien regretabil, care ilustreaz aceast caracteristic, este catastrofa de la Vaiont Italia, produs n ziua de 9 octombrie 1963. Prin intrarea n funciune n anul 1960 a barajului Vaiont, nalt de 262 m, versanii lacului de acumulare au fost supui aciunii apei i variaiilor ei de nivel. Mai sensibile la acest fenomen au fost depozitele de pmnt i argil care mbrcau muntele Toc, situat pe versantul stng. n urma unor ploi puternice, aceste mase, evaluate la peste 200 mil. m, au alunecat de-a lungul unei ntinse suprafee stncoase n lacul de acumulare. Apa din lac a fost mpins spre versantul drept, deversnd apoi peste coronamentul barajului, cu o lam de 200 m nlime maxim. Unda provocat de torentul Vaiont i apoi pe valea rului Piave a provocat imense pierderi materiale i umane. 2.5 Avariile construciilor hidrotehnice Marile baraje rein n lacurile de acumulare cantiti considerabile de ap, de ordinul milioanelor sau miliardelor de metri cubi. n cazul cedrii pariale sau totale a unui baraj, aceste cantiti se scurg spre aval cu viteze i adncimi mari, distrugnd totul n calea lor. Pe lng pagubele materiale se produc de cele mai multe ori i pierderi de viei omeneti. Refacerea lucrrilor i a bunurilor distruse dureaz muli ani, iar pagubele totalizeaz de cele mai multe ori sume cu mult mai mari dect valoarea construciei care a cedat. Prbuirea barajului Malpasset (H=66m), construit n sudul Franei n perioada 1952-1954, ilustrnd cu prisosin cele artate mai sus (7). Catastrofa s-a produs n seara zilei de 2 decembrie 1959, ca urmare a creterii brute a nivelului apei, dup o perioad de ploi intense. Imediat dup rupere, ale crei cauze se vor vedea mai departe, a aprut pe vale un val de ap de mic nlime, urmat de altul mult mai nalt i mai rapid. Pagubele materiale au fost considerabile, iar numrul de mori a depit cifra de 400. Distrugeri de baraje pot fii provocate i n timp de rzboi, aa cum s-a ntmplat cu barajele Moehne (H=40m) i Eder (H=48m) din Germania (8). Atacurile aeriene din 17 mai 1943 au provocat n corpul lor rupturi importante, prin care au deversat apele acumulate cu un debit maxim iniial de peste 8500 m3/s. Undele de viitur i stricciunile s-au manifestat n aval pe distane de zeci de kilometri. n primul caz, pe lng distrugerile de localiti, industrii, drumuri, ci ferate, poduri, instalaii de alimentri cu ap etc. i-au pierdut viaa peste 1200 persoane. Pentru a evita consecinele grave ale avariilor care se produc independent de voina oamenilor, sunt necesare msuri care se refer la toate etapele care concur la realizarea unui baraj. Cu atenie maxim trebuie urmrite i interpretate condiiile geologice, hidrologice i morfologice ale amplasamentelor, dup cum cu rigurozitate i precizie trebuie conduse calculele i munca de proiectare. De adaptrile proiectului la teren precum i de calitatea i acurateea execuiei depinde comportarea ulterioar a lucrrii n exploatare i deci sigurana ei. Supravegherea principalilor parametri n exploatare, prin aparate de msur i control, furnizeaz elementele care confirm funcionarea normal sau care semnaleaz fenomenele care reclam starea de alarm. Msuri corespunztoare trebuie luate i pentru cazul avariilor provocate n mod intenionat, cum ar fi cele care se produc n timp de rzboi. n aceste situaii, studiile de inundabilitate ale teritoriilor din aval, n diverse ipoteze, ca i evaluarea pagubelor care s-ar putea produce, determin n cele din urm amplasamentele diverselor aglomerri sociale i industriale, ca i msurile de protecie ale celor existente. Avertizarea populaiei i instruirea ei pentru asemenea situaii joac un rol important n aciunea de aprare mpotriva viiturilor provocate prin distrugerea barajelor. De avarii mai mult sau mai puin grave nu sunt scutite nici celelalte obiecte componente ale unei amenajri hidroelectrice. Practica consemneaz numeroase accidente la aduciuni de diverse tipuri, la camere de ncrcare, la conducte forate sau la centrale aeriene i subterane. n afar de pagubele produse direct, numai ieirea din funciune a amenajrii totalizeaz pierderi de energie al cror echivalent economic este de cele mai multe ori considerabil. 6

3. CLASIFICAREA CONSTRUCIILOR HIDROTEHNICE 3.1 Clasificarea dup rol i specific Dup rolul de pe care l ndeplinesc n cadrul amenajrilor hidrotehnice, construciile hidrotehnice se mpart n dou mari categorii: - construcii speciale, care se aplic ntr-o singur ramur a economiei apelor i sunt specifice folosinei acesteia. Dintre construciile hidrotehnice generale fac parte: - construciile de retenie, care bareaz un curs de ap i rein volume mari de ap n scopul regularizrii debitelor: barajele de toate tipurile, digurile; - construciile de derivaie, care bareaz un curs de ap i i ridic nivelul n scopul asigurrii posibilitii de abatere sau derivare a unor debite pe aduciuni; acestea sunt stvilarele cu prile lor fixe i mobile; - construciile de regularizare, care au ca scop dirijarea cursurilor de ap, regularizarea regimului de scurgere n albii i protecia albiilor i malurilor de aciunea distructiv a apei: digurile pentru dirijarea i devierea cursurilor de ap, construciile de consolidare a malurilor i fundului albiilor, construciile pentru reinerea depunerilor; - construciile de descrcare, care au rolul de a evacua apele din lacurile de acumulare sau derivaie, din canale, din camerele de ap; - construciile pentru captarea apei, care au rolul de a capta apa dintr-un curs de ap sau lac, natural sau artificial, n cantitatea necesar i a o dirija spre aduciune; - construciile de aduciune,care au ca scop asigurarea transportului unei cantiti de ap de la un punct la altul: canalele, conductele, galeriile hidrotehnice. Dintre construciile hidrotehnice speciale fac parte: - construciile hidroenergetice, care se execut n scopul folosirii energiei apei din ruri, lacuri i mri: camerele de echilibru, conductele i galeriile forate, centralele hidroelectrice cu anexele lor, canalele i galeriile de fug; - construciile hidroameliorative, care se execut pentru irigarea i desecarea terenurilor, pentru ndiguiri, pentru aprovizionarea cu ap a teritoriului: instalaii de captare, bazine de decantare, reele de irigaii i desecare, colectoare, drenaje; - construciile pentru ci interioare de transport pe ap, care asigur navigaia: canale, ecluze, ascensoare de vase, debarcadere, cheiuri portuare, docuri; - construciile portuare situate pe ci interioare de navigaie i porturile maritime; - construciile pentru alimentri cu ap i canalizri: prize speciale, instalaii pentru mbuntirea calitilor apei, staii de pompare, reele de distribuie, reele de colectare, instalaii de epurare; - construciile pentru amenajri piscicole i stuficole:iazuri, heletee; - construciile aferente cilor de comunicaii terestre: traversri peste cursuri de ap, aprri de drumuri i ci ferate; - construciile pentru folosine diverse: amenajri sportive, de agrement, sanitare etc. 3.2 Clasificarea dup importan n activitatea de concepie i proiectare a construciilor hidrotehnice este necesar o clasificare bazat n mod deosebit pe importana lor economic i social. Pe aceast cale se pot stabili debitele de calcul i verificare pentru diferitele amenajri, sau coeficieni de sigurana pentru rezistena i stabilitatea lucrrilor. Dup STAS 4273-61 construciile hidrotehnice se mpart n cinci clase: - clasa I, construcii de importan deosebit; - clasa II, construcii de importan mare; - clasa III, construcii de importan mijlocie; - clasa IV, construcii de importan redus; - clasa V, construcii de importan foarte redus. Clasa construciilor se determin n funcie de capacitatea lor de producie, de durata de funcionare i de nsemntate funcional n cadrul amenajrii. 7

Dup capacitatea de producie amenajrile hidroenergetice, spre exemplu, se mpart n patru categorii, funcie de mrimea puterii instalate (tabelul 1-1)Puterea instalat (kW) Peste 250 000 250 000-50 000 50 000-5 000 sub 5 000 Categoria 1 2 3 4

Dup durata de funcionare, construciile hidrotehnice se mpart n: - construcii permanente, care se proiecteaz pentru o durat de exploatare egal cu durata lor de existen - construcii provizorii, care se proiecteaz pentru o durat de exploatare mai mic dect durata lor de existen, precum i lucrrile provizorii din perioada de construcie lucrrilor de baz. Dup nsemntatea funcional a lucrrilor n cadrul amenajrii, construciile hidrotehnice se mpart n: - construcii principale, care n caz de distrugere parial sau total ar provoca fie scoaterea din funciune a unitii de producie, fie micorarea considerabil a capacitii de producie, fie reducerea funciei de aprare a localitilor; - construcii secundare, care n caz de distrugere parial sau total nu atrag dup ele efecte de natura celor menionate mai nainte. Funcie de categoria construciilor, de durata lor de funcionare i de nsemntatea lor funcional, clasa se stabilete conform tabelului.Grupa de construcii Principale Provizorii Principale Secundare Principale Secundare Categoria de construcii 1 2 3 4 I II III IV III III IV IV III III IV IV IV IV IV V

ncadrarea construciilor hidrotehnice ntr-o clas imediat superioar sau inferioar se admite numai pe baza unei justificri temeinice. Aceast operaie se efectueaz de ctre organele de proiectare i se aprob de ctre forul tutelar al beneficiarului. 4. SCHEMELE AMENAJRILOR HIDROTEHNICE 4.1 Formele energiei hidraulice Orice pictur de ap situat deasupra unui anumit nivel reprezint o surs de energie hidraulic. n natur diferena de nivel sau cderea H poate exista ntre dou seciuni succesive ale unui curs de ap obinuit (fig. 1-5, a), la o cascad (fig. 1-5,b), sau ntre ruri i lacuri situate la cote diferite (fig. 1-5, c). Uneori diferena de nivel se realizeaz pe cale artificial, pompnd o cantitate de ap de la nivel inferior (dintr-un ru spre exemplu) la un nivel superior (lac de acumulare sau rezervor). De obicei, pomparea se efectueaz n orele de gol ale unui sistem energetic, iar recuperarea energiei acumulate se face n perioadele de vrf de sarcin. Resursele de energie ale cursurilor de ap au fost utilizate nc din antichitate n scopul producerii de energie mecanic pentru mori, irigaii etc. La nceputul secolului XX a fost iniiat amenajarea n ritm susinut a potenialului hidroenergetic pentru producerea de energie electric. n perioada actual, folosirea energiei cursurilor de ap a atins un grad nalt de dezvoltare tehnic i economic aproape n toate rile lumii.

8

4.2 Tipurile principale de amenajri hidroelectrice Energia hidraulic natural este distribuit destul de neuniform de-a lungul cursurilor de ap. Ea se transform n cea mai mare parte n energie termic pentru nvingerea rezistenelor pe care le opune micrii patul neregulat al rurilor. Restul energiei se consum prin aciunea de erodare a albiei i a versanilor. Scopul amenajrilor hidroelectrice este de a nltura ntr-o msur ct mai mare pierderile de energie i de a concentra cderile disponibile pe sectoare scurte, n vederea producerii de energie electric. Crearea unei cderi concentrate pe un curs de ap se poate realiza pe mai multe ci: - prin construirea unui baraj care ridic nivelul apei i mrete seciunea de curgere pe o anumit distan n amonte (fig. 1-6, a);

9

- prin derivarea apei din albia cursului de ap ntr-o aduciune cu pant redus, care asigur condiii de scurgere mai favorabile (fig. 1-6, b); - printr-o dispoziie mixt de ridicare a nivelului i derivare a apei (fig.1-6, c i 1-6, d). innd seama de posibilitile de concentrare a cderii, se deosebesc trei tipuri principale de amenajri hidroelectrice: - amenajri uzin-baraj, cnd centrala este dispus n imediata apropiere a barajului i ntreaga cdere este realizat numai prin intermediul acestuia; - amenajri de derivaie, cnd centrala este dispus la captul aval al unei derivaii i folosete cderea obinut prin reducerea pantei de curgere prin aceast derivaie; - amenajri mixte, cu baraj i derivaie, cnd centrala folosete cderea obinut att prin construcia barajului ct i prin aceea a derivaiei; De remarcat c prin denumirea de uzin hidroelectric ( prescurtat U.H.) se nelege totalitatea lucrrilor constructive i a echipamentelor care alctuiesc o amenajare hidroelectric, de la captare i pn la punctul de restituie a apelor turbinate. Prin central hidroelectric se nelege construcia care n principal adpostete vanele de admisie, turbinele, generatoarele, gospodriile anexe, camera de comand etc. Pentru amenajrile hidroelectrice de pompare se deosebesc trei tipuri principale: - uzine de pompare pure, la care acumularea se realizeaz prin pomparea apei ntr-un rezervor superior, fr un aport natural de debit; - uzine de pompare mixte, la care acumularea prin pompare este combinat cu amenajarea hidroelectric a unui curs de ap; - staii de pompare pentru captarea i introducerea n schem a debitelor unor cursuri de ap, situate la un nivel inferior celui corespunztor captrii principale. 4.3 Elementele constructive ale amenajrilor hidroelectrice n general, amenajrile hidroelectrice sunt alctuite din urmtoarele elemente constructive principale: Barajele de derivaie sau de acumulare, care au rolul de a ridica nivelul apei n msura necesar pentru a putea fi derivat ntr-o aduciune sau de a concentra cderea i a acumula apele n vederea regularizrii lor. Prima categorie de baraje se execut de obicei de nlimi mici (sub 10 m); cea de a doua, de nlimi care n prezent au atins 300 m. Descrctorii de ape evacueaz apele mari i regleaz nivelurile n lac. Se realizeaz ca deversori de suprafa, situai pe baraje sau pe versani, deschideri sau orificii de fund, conducte i galerii de golire. Sunt echipai cu instalaii hidromecanice aferente ca: stavile, vane, mecanisme de acionare, i prevzui cu dispozitive de disipare a energiei. Prizele de ap, dispuse n baraj sau pe malurile rului barat, sunt destinate s asigure captarea debitelor i conducerea lor n aduciune. Prin intermediul lor se combate ptrunderea aluviunilor, a ngheurilor i zaiului , a tuturor corpurilor i impuritilor reinute de grtare. Aduciunile au rolul de a transporta debite de ordinul zecilor sau sutelor de m3/s de la punctul de captare la camerele de echilibru. Uneori ele sunt combinate cu aduciuni secundare care colecteaz i transport debite mai mici de la captrile secundare n lacul de acumulare sau n aduciunea principal. Aduciunile ndeplinesc acest rol prin curgere cu nivel liber ( canale de pmnt sau beton, galerii subterane) sau sub presiune ( conducte metalice, de beton armat, galerii subterane). Camerele de echilibru realizeaz legtura ntre aduciuni i conductele sau galeriile forate. Ele au rolul de a limita suprapresiunile dinamice provocate de variaiile de sarcin ale centralei, respectiv de a menine echilibrul hidraulic din aduciuni, la nchideri i deschideri ale vanelor. n cazul aduciunilor cu nivel liber ele poart denumirea de camere de ncrcare, iar n cazul aduciunilor sub presiune, de castele de echilibru. Casele de vane, dispuse n general imediat n aval de camerele de echilibru, cuprind mecanismele de nchidere i deschidere a accesului apei spre central ca i instalaiile de aerisire i control pentru conductele forate. 10

Conductele sau galeriile forate, cu unul sau mai multe fire, conduc apa de la camera de echilibru la central pe o diferen de nivel mare i pe un traseu scurt n plan. Realiznd concentrarea cderii, ele au o pant constructiv mare i sunt foarte solicitate static i dinamic. Vitezele de curgere n aceste conducte sunt n general mari, de ordinul mai multor metri pe secund. Centralele hidroelectrice cuprind cldirile sau camerele n care sunt instalate vanele de admisie, turbinele hidraulice, generatoarele electrice, mecanismele de reglare a sarcinii i a vitezei, staiile electrice de conexiuni i transformare, instalaiile anexe i camerele de comand. Canalele sau galeriile de fug conduc apele folosite de turbine spre punctele de restituie n cursurile de ap. n unele cazuri curgerea n galeriile de fug se face sub presiune. n schema unei amenajri hidroelectrice pot intra toate elementele constructive menionate; uneori o parte din aceste elemente lipsesc sau se substituie unul altuia, n funcie de condiiile naturale i schema adoptat. Aa spre exemplu, sunt schemele concentrate ale uzinelor-baraj, la care lipsesc aduciunile, camerele de echilibru i casele de vane , sau schemele uzinelor fluviale la care cldirile centralelor joac i rolul de baraje. 4.4 Scheme de amenajri hidroelectrice din Romnia n fig. 1-8 se arat n elevaie i n plan schemele uzinelor amenajate pe cursul superior al Ialomiei.

U. H. Dobreti, prima uzin de mare putere din ara noastr, a fost construit n anii 1928-1930 (9). Uzina dispune de dou captri principale, Scropoasa i Brtei. Aduciunile respective se reunesc la castelul de ap, de unde, printr-o conduct forat se face legtura cu centrala. Debitul total instalat Qi =7m3/s asigur, sub o cdere brut de 312 m, o putere instalat n patru grupuri Pelton de 16 000 kw. 11

U. H. Moroeni, construit n anii 1949-1954, i capteaz apele prin stvilarul construit pe Ialomia imediat n aval de centrala Dobreti (10). Aduciunea, realizat n totalitate sub forma unei galerii subterane de 4,76 km lungime, primete pe drum apele de la dou captri secundare, Rteiul i Raciul. Conducta forat traverseaz rul Ialomia printr-o poriune autoportant , aducnd apele la centrala situat pe malul stng. Debitul total instalat de 8,5 m3/s asigur, sub o cdere brut de 233 m, o putere instalat n dou grupuri Pelton de 15 000 kw. 4.5 Principii aplicate la elaborarea schemelor de amenajare Principiile aplicate la amenajarea resurselor hidroenergetice au evoluat considerabil dup cel de-al doilea rzboi mondial. Ele au fost influenate n primul rnd de dezvoltarea rapid a consumului de energie electric i de rolul important pe care l pot ndeplini uzinele hidroelectrice n cazul sistemelor energetice. n acelai timp,ele au evoluat innd seama de progresele tehnice continue, realizate la proiectarea i execuia lucrrilor de amenajare ca i la fabricarea utilajelor de construcii i a echipamentelor centralelor hidroelectrice. La evoluia concepiilor i a soluiilor de amenajare a uzinelor hidroelectrice a contribuit de asemenea i dezvoltarea cerinelor pentru celelalte folosine ale apelor precum i progresele nregistrate n domeniul amenajrilor complexe. De o deosebit eficien economic i social sunt uzinele hidroelectrice de mare putere care comport crearea unor lacuri mari de acumulare, cu regim de exploatare complex, precum i sistemele hidrotehnice complexe construite pe fluvii sau ruri mari. n scopul valorificrii maxime a resurselor hidroenergetice ale cursurilor de ap i al corelrii optime cu amenajrile pentru celelalte folosine, este indicat ca la elaborarea schemelor de amenajare s se in seama de principiile care urmeaz (13): - posibilitile i condiiile tehnico-economice de amenajare integral a cursurilor de ap se stabilesc pe baza cunoaterii nemijlocite a condiiilor naturale fizico-geografice i a elaborrii de scheme generale de amenajare, pe bazine hidrografice sau cursuri de ap importante. n aceeai faz trebuie s rezulte mprirea optim din punct de vedere hidroenergetic pe sectoare i trepte de cdere; - innd seama de condiiile naturale ale fiecrui bazin, se examineaz mai multe variante de scheme de amenajare, urmrindu-se adaptarea lor la teren i maximum de eficien; - n cadrul schemelor de amenajare din fiecare bazin hidrografic se urmrete realizarea unor mari lacuri de acumulare, care s permit regularizarea debitelor i reducerea pierderilor de ap prin deversare. Aceasta, att n scopuri energetice ct i pentru alte folosine ale apelor. Cnd exist condiii favorabile, marile lacuri se prevd n zona de munte a cursurilor de ap. n acest fel, debitele regularizate se folosesc n uzine hidroelectrice de mare cdere, n zona de munte, precum i n toat cascada de uzine din aval; - n zonele de munte se amenajeaz uzine hidroelectrice de vrf, de mare putere, cu lacuri de acumulare importante. Cderile i debitele disponibile se concentreaz ntr-un numr redus de centrale. n acest scop, se aplic galerii de aduciune mai lungi, se amplaseaz centralele n subteran i se colecteaz debitele cursurilor de ap mai mici , din acelai bazin sau din bazine nvecinate, prin aduciuni secundare i staii de pompare auxiliare; - uzinele hidroelectrice de vrf se combin cu grupuri de acumulare a energiei prin pompare. Pe aceast cale se poate mri producia de energie de vrf i posibilitatea de supraechipare a centralelor. Amenajrile hidroelectrice se ncadreaz armonios n peisaj, evitnd n acelai timp inundarea localitilor, a cilor de comunicaie i a terenurilor agricole. Ele pot promova turismul, sportul i agrementul, mrind randamentul social al lucrrilor. 5. AMENAJRILE HIDROENERGETICE IN ROMNIA 5.1 Noiuni despre potenialul hidroenergetic Studiul resurselor energetice ale cursurilor de ap se efectueaz pentru a cunoate mrimea i repartizarea geografic, precum i posibilitilor tehnice i economice de amenajare a uzinelor hidroelectrice. Pe aceast cale este posibil stabilirea unei linii directoare privind valorificarea resurselor hidroenergetice, coordonarea utilizrii lor n raport cu celelalte resurse de energie i corelarea lor cu celelalte folosine ale apelor. Factorii principali care influeneaz resursele hidroenergetice sunt: 12

- mrimea i distribuia precipitaiilor, variaia coeficienilor de scurgere, mrimea i variaia debitelor cursurilor de ap; -relieful teritoriului i forma reelei hidrografice naturale; - structura geologic a bazinelor hidrografice; - posibilitile de regularizare a debitelor prin lacuri de acumulare; - ali factori ca, spre exemplu, progresele tehnice n domeniul proiectrii i executrii lucrrilor, costul amenajrilor hidroenergetice n comparaie cu al centralelor termoelectrice etc. Pentru studiul i evaluarea valorii resurselor hidroenergetice se deosebesc trei categorii principale de potenial hidroenergetic (13). Potenialul teoretic. Acesta reprezint energia total disponibil a apelor de pe suprafaa unui bazin hidrografic, fr a ine seama de condiiile tehnice i economice de amenajare, considernd randamentul de transformare al energiei hidraulice n energie electric, de 100 %. n studiile de inventariere se calculeaz valorile pentru trei niveluri ale potenialului, corespunztoare fazele succesive ale circuitului apei pe suprafaa Pmntului: potenialul de precipitaii, potenialul de scurgere pe versani i potenialul cursurilor de ap. - Potenialul de precipitaii reprezint echivalentul energetic al ntregului volum de ap provenit din precipitaiile care cad pe o anumit suprafa i cderea de la contactul cu terenul pn la nivelul mrii sau pn la un alt reper. Pentru a se scoate n eviden gradul de concentrare al acestui potenial, se calculeaz valoarea sa specific pe unitatea de suprafa n GWh /an, km2. - Potenialul de scurgere pe o anumit suprafa reprezint echivalentul energetic al volumului total de ap care se scurge pe suprafaa bazinului i cderea pn la nivelul mrii sau pn la un alt reper. Volumul apelor care se scurg depinde de mrimea precipitaiilor i de pierderile prin evapotranspiraie i infiltraie. Acest potenial reprezint limita superioar a posibilitilor teoretice de utilizare a energiei disponibile. Cu ajutorul su se pot identifica zonele cu potenial ridicat din cadrul bazinelor hidrografice. - Potenialul cursurilor de ap reprezint energia hidraulic total disponibil a debitelor care curg pe cursurile de ap, de la izvoare pn la vrsarea n mare sau pn la alt reper. Valoarea sa se determin prin nsumarea produsului dintre debit i cdere n lungul rului respectiv. Calculul se face prin mprirea pe sectoare caracteristice succesive a cursului de ap principal i a afluenilor si. Gradul de concentrare a acestui potenial se pune n eviden prin determinarea potenialului specific pe 1 km lungime (n kW/km, sau n GWh/an, km). Potenialul tehnic amenajabil. Acesta reprezint puterea i energia electric care ar putea fi produs prin amenajarea potenialului teoretic al cursurilor de ap, n msura n care apar la transformarea energiei hidraulice n energie electric (acestea reprezint n medie 20 ... 25% din potenialul net). Din cauza acestor influene i limitri, potenialul tehnic amenajabil nu se poate determina dect n urma elaborrii schemelor de amenajare hidroenergetic. Potenialul economic amenajabil. Acesta corespunde puterii i capacitii de producere de energie a uzinelor prevzute n condiii considerate economice la o anumit etap de dezvoltare. Valoarea se variaz n cursul timpului, fiind n permanen influenat de o serie de factori energoeconomici i de alt tip. Din rezultatele obinute n rile europene se poate deduce c potenialul care poate fi amenajat n condiii economice reprezint n cele mai multe cazuri ntre 18 i 22% din valoarea potenialului teoretic de scurgere, respectiv ntre 50 i 75% din valoarea potenialului tehnic amenajabil. 5.2 Perspectivele hidroenergeticii n Romnia Pe rurile interioare se prevede realizarea n viitor a unor puternice uzine hidroelectrice de derivaie, care vor dispune n zona superioar de mari lacuri de acumulare ( de peste 100 mil. m3). Aceste lacuri vor regulariza debitele att n scopuri energetice ct i pentru alte folosine. Se menioneaz printre altele rurile Lotru, Some, Sebe, Rul Mare. Pe cursul mijlociu i inferior al rurilor care dispun de un potenial ridicat se prevede amenajarea unor cascade de cdere mai mic (de tipul Bistria-aval i Arge-aval). Acestea vor beneficia de debitele regularizate n lacurile de acumulare din amonte. Dintre aceste uzine se pot meniona cele de 13

pe rurile Olt i Siret. Cascada de pe Olt va beneficia de efectul regularizator al acumulrii de pe Lotru, iar cea de pe Siret de cel al acumulrilor de pe Bistria. n paralel cu uzinele hidroelectrice, amenajri hidrotehnice importante vor trebui realizate i pentru asigurarea alimentrilor cu ap a centralelor termoelectrice i nucleare. Debitele relativ mari pe care acestea le solicit vor necesita lucrri de captare, de aduciune i de distribuie la fel de importante ca cele din domeniul hidroenergetic. CAPITOLUL 2 BARAJE DE GREUTATE 1. SCURT ISTORIC 1.1 Primele baraje de greutate Crearea de lacuri artificiale prin construcia de baraje reprezint o idee foarte veche, introdus n Spania de ctre romani. Mrturie stau dou baraje care au supravieuit din acea vreme Proserpina (H = 12 m, L coronament = 420m) i Cornalvo (H =19,50 m, L coronament = 195mI) . Ambele sunt construcii complexe, din perei de piatr i zidrie, susinui de contrafori i mbrcai n umpluturi masive de pmnt. Cele mai vechi baraje de greutate propriu-zise s-au construit tot n Spania: Almonacid (1220), Almansa (1395), Alicante (1579) i mai trziu Puentes (1791) i Nijar (1850). Profilele primelor trei sunt prezentate n figura 2-1, fiind de remarcat alctuirea i dimensiunile deosebite, rezultate ale intuiiei constructorilor. Barajele Almansa i Alicante prezint o uoar curbur n plan, pentru cel din urm acesta fiind probabil o msur suplimentar de siguran, avnd n vedere c a deinut recordul de nlime mai bine de 300 de ani 1.

Pn n prima jumtate a secolului XIX s-au construit baraje de greutate cu profile diverse . Se cunosc n Frana, din perioada 1830-1850 barajele Chazilly Glomel, Settons, n Rusia un baraj de piatr pe rul Neglinnaia , datnd din 1616 etc. n anul 1855, n Frana se pun bazele calculului static pentru barajele de greutate. Barajul Furens (fig 2-2), construit ntre 1861 i 1866, este considerat prototipul barajelor de greutate moderne 2. Dup aceast dat barajele de greutate, construite din zidrie de piatr, cunosc o mare dezvoltare att n rile europene ct i n S.U.A. La nceputul secolului XX se trece la construcia barajelor din beton, care se rspndesc cu repeziciune n toate rile. n ara noastr s-a construit n perioada 1928-1930, n cheile Orzea de pe Ialomia superioar, barajul uzinei hidroelectrice Dobreti, nalt de 26 m. Cu un volum de beton de 3000 m3 , el realizeaz acumularea Scropoasa de 550.000 m3 .

14

1.2. Cele mai mari baraje Dei la volum maxim de beton prezint minimum de siguran, barajele de greutate au atins n ultimele decenii nlimi considerabile, deinnd astzi recordul fa de celelalte tipuri. n tabelul 2-1 se dau caracterisiticile celor mai nalte baraje de greutate existente n anul 1970 4. Tabelul 2-1Denumire (ar) 1.GrandeDixence (Elveia) 2.Bhakra (India) 3.Boulder (S.U.A.) 4.Dworshak (S.U.A) 5.Shasta (S.U.A.) 6.Alpe Gera (Italia) 7.Grande Coulee (S.U.A.) 8.Okutadami (Japonia) 9.Sakuma (Japonia) Inlimea (m) 283 226 221 219 183 178 168 157 156 Lungimea la Coronament (m) 700 518 379 1002 1055 520 1272 480 294 Volumul de Beton (106 m3) 5,957 4,130 3,364 4,970 6,660 1,735 8,093 1,640 1,120 Volumul de ap Acumulat (109 m3) 0,40 9,86 38,29 4,25 5,55 0,065 11,590 0,601 0,327

Din punctul de vedere al acumulrilor realizate i al indicatorului- metru cub de ap raportat la metru cub de beton-, se remarc barajele de greutate din tabelul 2-2 4. Tabelul 2-2Denumire (ar) 1.Bratsk (U.R.S.S.) 2.Kransnoiarsk (U.R.S.S.) 3.Zeya (U.R.S.S.) 4.Sanmen Hsia (China) 5.Bukhtarma (U.R.S.S.) 6.Boulder (S.U.A.) nlimea (m) 125 124 113 107 90 221 Volumul de ap Acumulat (109 m3) 169 400 73 300 68 000 65 000 53 000 38 296 Volumul de Beton (106 m3) 17,00 4,35 8,00 7,20 1,17 3,36 m3 ap m3 beton 9 960 16 800 8 500 9 020 45 300 10 520

n Romnia recordul de nlime de categoria barajelor de greutate l deine barajul Izvorul Muntelui Bicaz, construit rrul Bistria. El are 127 m nlime, un volum de 1,62 mil.m 3. beton i realizeaz un lac de acumulare de 1,20 miliarde m3. Acumularea specific, de 730 m3 ap/m3 beton, figureaz printre cele mai ridicate din ar. 2. ELEMENTE COMPONENTE Denumiri Barajele de greutate moderne sunt construcii masive executate din beton. Ele rezist mpingerii apei prin aciunea greutii proprii. Aceasta asigur stabilitatea barajului la rsturnare, prin momentul creat fa de piciorul aval, i la alunecare, prin forele de frecare care acioneaz de-a lungul suprafeei de fundaie. Pentru a se evita fisurarea, provocat n principal de fenomenele de contracie a betonului i de cele de deformaie ale terenului de fundaie, corpul unui baraj de greutate se fragmenteaz prin rosturi transversale , situate la 12 -15 -18 m distan, care merg pn la suprafaa de fundaie. Aceste elemente componente poart denumire de ploturi. (vezi fig.2-3)

15

Seciunea transversal de nlime maxim reprezint profilul barajului. La primele baraje de greutate moderne acest profil avea forma unui triunghi curbiliniu (vezi fig.2-2). La barajele de greutate moderne, profilul este triunghiular sau poligonal, din considerente de simplificare a execuiei. Linia orizontal, situat n mijlocul coronamentului, care leag un versant de cellalt constituie axul barajului. n general axul unui baraj de greutate este rectiliniu. Sunt ns cazuri n care, din motive morfologice, geologice sau funcionale, axul are o form frnt sau curbilinie. 3. CONDI|II GEOLOGICE 3.1 Importana cunoaterii condiiilor geologice Condiiile geologice i hidrologice ale unui amplasament de baraj nflueneaz n mod considerabil concepia, execuia, sigurana i economicitatea lucrrii. O statistic arat c totalul catastrofelor care s-au produs, 5 % sunt datorate defectelor proprii ala barajelor, 15 % unei insuficiente capaciti de evacuare a apelor mari i 80 % condiiilor de fundare necorespunztoare. Un exemplu cunoscut din acest punct de vedere l constituie prbuirea barajului St. Francis din S.U.A. care a avut loc n martie 1928. Catastrofa a provocat moartea a 400 de oameni I pagube materiale nsemnate. Barajul, cu axul uor arcuit n plan, avea nlimea de 64 m I un volum de beton de 105 000 m3. cele 47 mil. m3 de ap acumulat de lac asigurau necesitile de ap potabil ale oraului Los Angeles. Pe malul drept barajul a fost fundat pe un conglomerat argilos, separate de micaisturile care se extindeau pe malul stng printr-o falie umplut de argil. Prbuirea s-a produs prin aciunea lent, n decurs de doi ani, a apei de infiltraie care a nmuiat I splat conglomeratele de sub talpa barajului i a provocat creterea subpresiunilor. Blocuri de beton de diferite mrimi au fost antrenate de un front de und de 24 m nlime pn la mri distane. Numai zona central (haurat n figura 2-8) a alunecat pe 15 cm, regsindu-i apoi echilibrul. 3.2 Calitile terenului de fundaie n general, un teren bun de fundare pentru un baraj de beton trebuie s aib urmtoarele caliti: - rezistena suficient pentru preluarea sarcinilor date de construcie; - compresibilitate redus i uniform; n cazul barajelor nalte, terenul de fundaie trebuie s fie practic incompresibil; - permeabilitate mic i stabilitate la aciunea apelor de infiltraie; - structur monolit, caracterizat prin lipsa de crpturi, de dislocri, de zone de alterare profound sau de dezagregare; - conservarea formei sub aciunea fenomenelor fizico-geologice (surpri, alunecri n straturi, prbuiri, etc.). n natur se gsesc destul de rar amplasamente care s ndeplineasc n msur egal calitile indicate mai sus. n majoritatea cazurilor sunt necesare lucrri de ameliorare a terenurilor de fundaie, pentru a le face capabile s preia sarcinile date de baraj i rezistente la aciunea apelor. Aceste lucrri se execut cnd volumul i costul lor nu depesc limitele considerate raionale din punct de vedere tehnico-economic. 3.3 Proprietile fizico-mecanice ale rocii de fundaie Proprietile care trebuie determinate ntr-o prim etap pentru a caracteriza din punct de vedere fizico-mecanic terenul de fundaie sunt deformabilitatea, capacitatea de rezisten normal i tangenial, permeabilitatea I eventual starea iniial de efort. ntruct roca de fundaie este un mediu complex, cu variaii nsemnate ale proprietilor mecanice i cu multe discontinuiti, este bine ca determinrile corespunztoare s fie precedate de un studio geologic extins, care s precizeze distribuia accidentelor tectonice, stratificaia, planurile de intercalaii, structura petrografic, gradul de alterare, etc. Se cunoate c modulul de elasticitate E al unui material caracterizeaz compresibilitatea acestuia, adic deformabilitatea sub aciunea solicitrilor. Cu ct valoarea acestuia este mai mare cu att materialul este mai puin compresibil (ceea ce face ca n cazul rocilor de fundaie pentru baraje s se recomande moduli de elasticitate ct mai mari). n funcie de viteza de aplicare a solicitrilor, valorile gsite pentru E sunt diferite, distingndu-se un modul de elasticitate static Es, determinat prin aplicarea 16

lent a sarcinilor i un modul de elasticitate dinamic Ed, determinat prin aplicarea practice instantanee a sarcinilor. Modulul de elasticitate static Es se determin plecnd de la ipoteza c roca este un mediu elastic, omogen i izotrop. ncercrile de laborator nu sunt representative (ele conduc la valori foarte ridicate) deoarece comportarea n situ a rocii este puternic influenat de fisuraie. Exist dou metode folosite curent pentru determinarea pe teren a modului Es. - Prima metod const n ncrcarea cu presiune hidrostatic a conturului unei galerii (de preferin circulare) practicate n amplasament i msurarea deformaiilor radiale produse; pe baza deformaiilor se calculeaz modulul. Prin orintarea galeriilor n direcii diferite i prin msurarea deformaiilor pe mai multe radiale se determin variaia caracteristicilor elastice. Acest tip de ncercare este mai adecvat pentru studiul galeriilor hidrotehnice, dar este deseori utilizat i pentru investigarea fundailor de baraje. - A doua metod const n msura deformaiilor unei suprafee plane, ncrcate cu sarcini normale. ncercarea se face de obicei cu ajutorul preselor hidraulice, n galerii special excavate n amplasament (fig.2-9).

Peretele opus al galeriei constituie baza de mpingere. n practice se aplic sarcini de 300 600 t pe arii de circa 1 m2, dat tendina actual este de a aplica sarcini mai mari, pe arii mai extinse. Msurnd deformaiile normale pe suprafaa considern mediu elatic semiinfinit, pe baza relaiilor lor Boussinesq se determin modolul de elaticitate.Pentru coeficientul lui Poisson se admit valori cuprinse ntre 0 i 0,15, variaia acestuia conducnd la erori sub 2 %. Modulul de elaticitate dinamic Ed se determin cu metode seismice, msurnd vitezele de propagare ale undelor de presiune longitudinale i transversale, generate de o explozie. Valorile modului dinamic sunt mai puin semnificative n studiul caracteristicilor mecanice ale rocilor de fundaie, mai ales c pn n prezent nu s-au gsit corelaii satisfctoare cu modulul static. Metoda 17

seismic permite ns determinarea grosimii pachetelor de straturi cu caracteristici diferite, orientarea discontinuitilor etc. Rezistenele admisibile de compresiune Qad se stabilesc pe baza ncercrilor compresibilitate, urmrind evitarea unor deformaii mari sau suprtoare i meninerea comportrii rocii n limita elastic. n ceea ce privete rezistenele de tensiune ale rocilor, acestea sunt reduse datorit discontinuitilor i fisuraiei. De altfel, valoarea lor nu se condiioneaz proiectarea barajelor. Rezistenele de alunecare caracterizeaz capacitatea de rezisten tangenial a rocilor 7 , determinnd stabilitatea la alunecare a unui baraj. Ca i n cazul deformabilitii, este preferabil ca aceste determinri s se fac pe teren, pe zone ct mai extinse. n galeriile de ncercare, praguri de roc lsate n radier sunt supuse lunecrii prin aplicarea de fore laterale cu ajutorul preselor plate (figura 210).

Fora normal pe planul de lunecare este controlat de un al doilea set de prese. Este indicat ca prin ncercri diferite s se depisteze planurile de lunecare cele mai probabile, iar determinarea coeziunii c s corespund acestora. ntruct fundaia barajului va fi n contact direct cu apa din lac, ncercrile se fac pe roca saturat. Permeabilitatea terenului de fundaie are la rndul ei influen nsemnat asupra comportrii barajului, apa de infiltraie afectnd stabilitatea acestuia. 3.4 Condiii specifiice n cazul barajelor de greutate, care n mod normal ncarc fundaiile cu eforturi moderate, egale cu aproximativ 2 3 ori nlimea lor (n t/m2), rocile stncoase i semistncoase constituie terenuri bune de fundaie. Pe terenuri nestncoase se pot construi baraje de beton cu nlimea pn la 30 m, n cazul terenurilor nisipoase i argiloase, i pn la 40 m, n cazul terenurilor de pietri i bolovni. n afara condiiei de a avea rezistene mecanice corespunztoare, terenurile de fundaie pentru barajele de greutate trebuie s fie omogene i puin compresibile, pentru a se evita pericolul de fisurare din cauza tasrilor inegale. n cazul rocilor istoase i sedimentare, orientarea straturilor are o important deosebit pentru stabilitatea la alunecare i pentru pierderile de ap prin infiltraii. n general nclinarea straturilor spre amonte este mai favorabil din acest punct de vedere. Fenomenele tectonice ale terenului de fundaie trebuie bine detectate. Este necesar a se cunoate prezena faliilor, a dislocrilor, a zonelor de alunecare sau prbuire. Faptul c aceste procese sunt terminate sau n plin evoluie nflueneaz n mare msur soluiile care se adopt. Permeabiltatea terenului de fundaie favorizeaz pierderile de ap I impune lucrri de etanare, uneori destul de costisitoare. n cazul barajelor de greutate, nfiltraiile de sub talpa lor creeaz 18

fore de subpresiune, cu efecte defavorabile asupra stabilitii generale.Dac acest fenomen este cunoscut din vreme, se pot lua msuri constructive care s diminueze sau s nlture total aceste efecte. 4.CONDIII MORFOLOGICE 4.1 Generaliti Cnd condiiile geologice sunt favorabile, un baraj de greutate poate fi construit n vi cu seciune transversal de orice form. Sunt de preferat formele continue, fr proeminene sau depresiuni locale prea importante. Prin faptul c un baraj de greutate se execut din ploturi independente, separate prin rosturi de dilateie, comportarea sa n ansamblu nu este influenat de morfologia vii. 4.2 Rigole de eroziune Surprize destul de neplcute sunt oferite de aa- numitele rigole de eroziune, ascunse sub albiile actuale ale rurilor. Unul dintre exemplele cele mai cunoscute de acest gen este acela al barajului Shrah din Elveia. Dup cum se vede din schiele prezentate n figura 2-11, rigola de eroziune ptrundea sub nivelul rului Aa pe o adncime de 44,50 m i era colmatat cu aluviuni. Conturul terenului de fundaie a fost determinat prin puuri i galerii excavate n versani, tranversal i n lungul vii. Costul lucrrilor a fost afectat serios de prezena acestei rigole, la nceput neateptate.

a profil longitudinal b seciune transversal c detaliu al rigolei de eroziune

1 depuneri aluvionare 2 pu de prospeciune 3 galerie orizontal

4.3 Vi n form de chei Dei vile nguste, sub form de chei, sunt amplasamente foarte favorabile din punct de vedere morpologic pentru realizarea unor baraje economice, uneori situaia se complic. Spre exemplu n zona Gresin, pe Rhone (fig. 2-13) urma s se realizeze un baraj (construit astzi la Genissiat).Forma deosebit a vii, ngust i foarte adnc, cu surplombe importante ale versanilor, a fcut ca amplasamentul s fie schimbat. 19

4.4 Influena formei vii asupra comportrii barajului Faptul c forma vii influeneaz alegerea tipului de baraj se confirm o dat n plus n situaiile n care barajele de greutate se execut n vi nguste. Un exemplu l constituie chiar barajul Orzea, construit pe Ialomia superioar. La o nlime de 25,5 m, acest baraj nchide o vale de numai 7 m lime, ncastrndu-se pe contur n roca calcaroas. n aceste condiii este evident c presiunea hidrostatic este preluat n mai mare msur dup orizontal, ca n cazul unui baraj arcuit, dect dup vertical. 5. PROFILE CARACTERISTICE 5.1 Profile caracteristice Profilele barajelor de greutate construite dup anul 1900 au n majoritatea lor form triunghiular, mai raional dect forma dreptunghiular sau trapezoidal a barajelor spaniole, construite n evul mediu. Cu toate acestea, modul n care este repartizat betonul n profilele triunghiulare difer de la o ar la alta, innd seama de condiiile naturale locale i de criteriile de dimensionare admise. n figurile 2-16 i 2-17 sunt redate cteva din profilele celor mai cunoscute baraje de greutate. Se constat c: - n toate cazurile, paramentele aval fac unghiuri mai mari cu verticala dect paramentele amonte: - n unele cazuri, funcie de forele care acioneaz sau de ali factori, unul din paramente sau amndou prezint frnturi; - n medie raportul h = B/H ntre nlimea la baz B i nlimea barajului H are valori cuprinse ntre 0,75 i 0,85; - grosimile coronamentelor sunt de ordinul a civa metri; - parte de baraje au profilul rotunjit la creast, pentru a permite deversarea apelor spre aval.

20

21

22

5.2 Clasificri Din punctul de vedere al formei geometrice pe profilele barajelor de greutate se clasific n: - profile cu ambele paramente nclinate; - profile cu paramentul amonte vertical; - profile cu paramente frnte (poligonale). Din punctul de vedere al posibilitilor de evacuare apelor mari, profilele se clasific n : - profile nedeversante; - profle deversante. 5.3 Exemple de baraje de greutate - Barajul Izvorul Muntelui Bicaz este amplasat ntr-o zon de defileu cu condiii topogeologice favorabile (fig. 2-18).

nlimea maxim este 127 m, lungimea la coronament de 435 m, iar volumul de beton turnat de 1 625 000 m3. n amplasament roca de baz este constituit din gresii de Tarcu, dispuse n straturi, cu intercalaii de isturi argiloase. n profil transversal, paramentele prii superioare corespund zonelor de nlime mai redus de pe versani. Paramentele prii inferioare au fost evazate pentru a se asigura condiiile de stabilitate n ansamblu. Se remarc forajele de drenaj, care ptrund n roca de fundaie pentru micorarea subpresiunilor, tuburile de drenaj ale apelor infiltrate prin paramentul amonte i galeriile de vizitare i evacuare a apelor drenate. - Barajul Grande Dixence este cel mai nalt din lume. La o nlime de 283 m, are limea la baz de 198 m, iar la coronament de 22 m. Cu un volum de beton de 5,96 mil. m 3, acest baraj realizeaz un lac de 400 mil.m3 ap, ceea ce corespunde unei acumulri specifice foarte slabe de 70 m3 ap/m3 beton. Distana dintre rosturi, injectate ulterior, este de 16 m. betoanele interioare s-au turnat cu un dozaj de 160 kg ciment/m3, iar cele de la paramente cu 250 kg. ciment/m3. Efortul maxim de compresiune, n condiii normale de ncrcare, este de 70 kg/cm2. n vederea unei intrri mai rapide n funciune, barajul 23

s-a construit n cinci etape, dintre care prima asigura o nlime de reinere de 180 m. Legtura ntre elementele turnate n celelalte etape s-a realizat prin umplerea ulterioar cu beton a rosturilor lsate n acest scop. 6. FORELE CARE ACIONEAZ ASUPRA BARAJELOR DE GREUTATE 6.1 Generaliti n vederea determinrii eforturilor care solicit corpul unui baraj, respectiv roca pe care este construit i a stabilirii dimensiunilor sale, este necesar a se cunoate forele care acioneaz asupra lui. Cele mai exacte metode de calcul nu pot asigura stabilitatea construciei dac evaluarea solicitrilor nu este corect. Cu toate acestea, la aprecierea unora dintre fore se fac o serie de aproximaii inerente. Diverse normative, instruciuni I publicaii de specialitate prezint moduri diferite de interpretare I evaluare, care ns nu se difereniaz prea mult ntre ele din punct de vedere cantitativ. Rmne ca prin studiile i msurtorile care se fac pe lucrri executate s se pun la punct i aceste probleme. n mod obinuit,cnd se analizeaz solicitrile asupra barajelor, se prezint forele care acioneaz asupra barajelor de greutate, deoarece n acest caz trebuie s se in seama de cele mai multe fore exterioare care pot apare la o construcie de retenie. n paragraful de fa se prezint deci aceste fore, urmnd ca solicitrile specifice diverselor tipuri de baraje ce se vor studia s fie prezentate n capitolele respective. 6.2 Clasificarea solicitrilor Solicitrile se pot mpri funcie de durata, de frecvena i de importana lor n: I. solicitri normale cu un caracter permanent sau cu frecven mare; II. solicitri accidentale cu o frecven mic i foarte mic i cu efect relativ redus; III. solicitri extraordinare cu o frecven foarte mic, dar cu un efect important. Solicitrile normale provin din: - presiunea hidrostatic pentru condiii normale de exploatare; - subpresiunea hidrodinamic pentru condiii normale de exploatare; - subpresiunea n condiii normale de funcionare a sistemelor de drenaj; - presiunea aluviunilor i a depunerilor din lac; - greutate proprie, a suprastructurilor i a echipamentului; - precomprimarea barajului i a unei pri din roca de fundaie; - variaiile de temperatur ale mediilor exterioare. Solicitrile accidentale provin din: - presiunea valurilor; - presiunea static i dinamic a gheii; - presiunea vntului. Solicitrile extraordinare provin din: - presiunea hidrostatic n cazul viiturilor catastrofale; - presiunea hidrodinamic n condiiile exploatrii excepionale; - subpresiunea n condiiile nefuncionrii sistemului de drenaj; aciuni seismice. Luarea n consideraie sau neglijarea unor fore sau a altora depinde de tipul barajului i de nlimea lui. 6.3 Greutatea proprie Greutatea proprie este una din forele importante care solicit un baraj masiv. Avnd un efect stabilizator, valoarea ei trebuie determinat foarte exact. Este cunoscut c mrimea greutii proprii este influenat cu deosebire de greutatea specific a agregatelor i a cimentului, de dozajul de ciment, de raportul ap/ciment, de cantitatea de agregate care revin unui metru cub, de faptul dac betonul este uscat sau saturat cu ap etc. Greutatea volumetric a betonului se poate lua n fazele preliminare de proiectare yb = 2,30 2,40 t/m3. n regulamentul italian 14 se recomand pentru calculele preliminare yb = 2,35 t/m3, artndu-se c pot s apar valori ntre 2,2 i 2,5 t/m3. n instruciunile din S.U.A. 6, pentru calculele preliminare se indic yb = 2,4 t/m3. 24

La barajele construite n Romnia, msurtorile efectuate au indicat valori ale greutii volumetrice a betonului cuprinse ntre 2,35 i 2,50 t/m3. Cele mai multe norme i instruciuni insist ca, pentru faza final de proiectare s se determine greutatea volumetric pe probe luate chiar n condiiile de antier. La stvilare de mic nlime, unde efectul greutii echipamentului electromecanic, al podurilor i al diverselor anexe este destul de important, se recomand considerarea lor n evaluarea greutii proprii, avnd ca rezultat economii de beton. 6.4 Presiunea hidrostatic Presiunea static a apei se determine prin metodele cunoscute din hidraulic. tiind c presiunile unitare variaz liniar cu adncimea sub nivelul apei i c ele acioneaz normal pe suprafee, rezult (fig. 2-58, a):

- componena orizontal amonte: P0 = 1 yH2; 2 aval: P0 = 1 yh2; 2 - componena vertical amonte: Pv = 1 yh1H2; 2 aval: Pv = 1 yyh2; 2 n care greutatea specific a apei se ia n mod obinuit y = 1 t/m3. Se consider c presiunea hidrostatic acioneaz pn la piciorul amonte i aval al barajului cu valoare integral. La barajele fundate mai adnc n roca de baz, exist de fapt o micorare a presiunii sub nivelul terenului, remarcat att prin msurtori directe ct i pe modele ncercate n laborator (fig. 2 58,b). Aceast micorare depinde de gradul de impermeabilitate al terenului de fundaie, de fisuraie i de adncimea de fundare. Reducerea de presiune nu se admite totui n calcul, dat fiind c nu se conosc cu suficient precizie factorii de care depinde. Pentru cazurile curente, n situaia exploatrii normale, se admite nivelul maxim normal. Nivelul maxim extraordinar n lac se ia n consideraie pentru condiii excepionale de ape mari. Diferena ntre cele dou niveluri poate fi uneori foarte mare (5 10 m), mai ales cnd debitele evacuate sunt mari i capacitatea de atenuare a lacului este redus. 25

6.5 Presiunea hidrodinamic Aceast presiune apare la curgerea apelor peste profilul deversat al barajului. n mod uzual, momentul deversrii se admite presiunea hidrostatic trapezoidal, acionnd de la creasta deversorului la talpa de fundaie. n realitate, datorit vitezei de ajungere v (fig. 2-59), se produce o coborre hv a nivelului n lac n zona deversorului hv = v2/2g, fa de nivelul din zona nedeversant, marcat de linia 18.

Pentru calculul presiunii asupra barajului, incluznd i presiunea dinamic dat de viteza de ajungere, se consider diagrama 3-7-5-2, corespunztoare liniei energetice 5. Dac s-ar ine seama riguros de repartiia presiunii n momentul deversrii, diagrama de presiune ar trebui considerat 5-4-32, care ns difer neesenial fa de cea de calcul. Expresia analitic este: P0 = 1 y(H + hv)2- h2s 2 Presiunea dinamic, astfel calculat , este todeauna mai mare dect presiunea static. Aceat diferen de presiune este ns de cele mai multe ori neglijabil (circa 1 2%), exceptnd situaia barajelor puin nalte, cu nlimi mari ale lamei deversante. n zona deversorului, aval de creast, n timpul deversrii apare o presiune normal pe suprafaa paramentului, care depinde de caracteriticile hidraulice I de forma deversorului. Presiunile sau depresiunile care acioneaz se pot determina prin ncercri pe modele. 6.6 Subpresiunea factori determinani Prin subpresiune se nelege aciunea de jos n sus a apei care se infiltreaz prin fisurile rocii de fundaie i prin interspaiile necimentate dintre beton i roc. Dac s-ar admite c infiltraia are loc cu o pierdere de sarcin uniform distribuit, se obine repartiia teoretic; aceasta variaz liniar de la presiunea hidrostatic din amonte la valoarea presiunii din aval, sau la zero, atunci cnd nu exist ap n aval (fig. 2-60).

26

La construciile fundate pe terenuri nestncoase se urmrete micorarea subpresiunii prin mrirea drumului de infiltraie. Se utilizeaz avanradiere, pereii etan de palplane sau beton, voaluri de injecie. n acelai timp se adopt diverse sisteme de drenaj (foraje, puuri, filtre) care scad presiunea apei de infiltraie. n aceste situaii se poate considera cu suficient aproximaie c scurgerea se realizeaz printr-un mediu omogen i izotrop, gradul de discontinuitate i neuniformitate fiind destul de redus. 6.7 Presiunea n pori Din cauza porozitii betonului, corpul unui baraj este expus aciunilor fizico-chimice ale apelor de infiltraie. Curentul de ap care se scurge prin porii liantului exercit o aciune de portan asupra agregatelor pe care le leag (nisip i pietri). Se poate admite n mod aproximativ c aceast aciune este dirijat de jos n sus i c repartiia ei este liniar de la valoarea myz la paramentul amonte, la zero la paramentul aval, unde z este adncimea seciunii la care se evalueaz presiunea din pori. Coeficientul cu care se afecteaz presiunea hidrostatic din amonte se poate determina 13 sub forma produsului: m = B, n care a reprezint volumul agregatelor dintr-un metru cub de beton, iar B porozitatea liantului. n calculele preliminare, aceste cifre se pot aprecia dup cum urmeaz: - volumul agregatelor se determin scznd dintr-un metru cub volumul ocupat de liant (ap i ciment): = 1 (A/C + 0,32)C unde: A/C raportul ap ciment; C dozajul de ciment, n t/m3 - porozitatea liantului se determin admind c apa care folosete alctuirii pietrei de ciment reprezint 20 % din greutatea cimentului i c restul de ap rmne nelegat chimic, crend porii liantului. Raportul ntre volumul porilor i volumul total al liantului d coeficientul B: B = A/C 0,20. A/C +0,20 Din unele calcule numerice rezult valori ale coeficientului m pentru corpul barajului cuprinse ntre 0,30 i 0,50, deci mai reduse dect cele corespunztoare subpresiunilor din fundaie.

27

6.8 Presiunea aluviunilor n lacurile de acumulare viteza de curgere se reduce i ca urmare a aluviunilor transportate de ap se depun. Cele cu granulaie mai mare (nisipuri i pietriuri) se depun n poriunea amonte , iar cele mai fine, constituite din argil i ml, ajung pn n faa barajului. Particulele fine sedimentate constituie o mas de material al crei proprieti mecanice sunt asemntoare cu cele ale unui lichid, cu unghiul de frecare interioar aproape zero. Presiunea exercitat de aceste depuneri asupra barajului se determine cu aproximaie, ca depinznd de o serie de factori ca: unghiul frecrii interioare, unghiul de frecare ntre aluviuni i baraj, greutatea volumetric, starea de saturaie cu ap, nclinarea paramentului, panta fundului lacului etc. 6.9 Presiunea valurilor n cazul cnd barajele creeaz lacuri de acumulare, sub aciunea vntului se pot produce valuri care exercit presiuni suplimentare, peste cele corespunztoare nivelului normal. Mrimea acestor presiuni depinde de lungimea valului, de nlimea lui, precum I de nclinarea paramentului amonte fa de orizontal. 6.10 Presiunea gheii n rile cu climat mai rece trebuie luat n considerare i mpingerea exercitat de gheaa ce se formeaz la suprafaa lacului. Aceast mpingere poate fi static i dinamic. Presiunea static este provocat de creterile rapide ale temperaturii aerului, cnd stratul de ghea ncepe s se dilate, ca orice corp solid. Dac aceast deformaie este mpiedicat s se produc din cauza formei lacului i a rigiditii versanilor, gheaa exercit presiuni importante. Aceste presiuni sunt funcie de muli factori,dar n special de viteza de cretere a temperaturii. Cnd aceast vitez este redus, n stratul de ghea se pot produce deformaii plastice care atenueaz mpingerile. Presiunea dinamic se exercit de ctre gheurile n micare i depinde de compacitatea gheii, de viteza de micare i de dimensiunile blocurilor de ghea, de forma i nclinarea elementelor constructive care sunt solicitate i de ali factori. Din cauza complexitii fenomenului, o apreciere exact a presiunii dinamice nu se poate face. 6.11 Presiunea vntului n calculele statice nu se ia n consideraie aciunea vntului, efectul acestuia fiind neglijabil fa de acela al forelor foarte mari care intr n aciune la un baraj. n schimb, anumite elemente ale suprastructurilor (grinzi,camere de manevr, stavile) se calculeaz la aciunea vntului, conform normativelor i standardelor n vigoare pentru construcii civile i industriale. 6.12 Fore seismice n regiuni seismice se iau n considerare i solicitrile datorate micrilor seismice ale scoarei pmnteti. Asupra pmntului, cutremurul se manifest ca o micare neregulat n spaiu, de diverse amplitudini i perioade. Pentru caracterizarea cutremurelor se folosesc scri de intensitate, bazate pe aprecieri asupra efectelor lor sau pe msurtori. Fa de seismicitatea local, seismicitatea de calcul pentru un baraj (sau construcie hidrotehnic n general) se determin n funcie de clasa construciei. n majoritatea rilor constructoare de baraje, pentru calcul, coeficientul de sismicitate se adopt a = 0,10. Valori mai ridicate se folosesc n zone cu puternic activitate seismic. Solicitrile produse de cutremur n corpul unui baraj au un caracter dinamic. Totui se utilizeaz, nc frecvent metode de calcul n care efectul cutremurului se consider static, datorit simplitii i rezultatelor uneori acoperitoare. Barajul se consider legat rigid de fundaie, iar cutremurul produce n corpul lui fore de inerie de sens contrar sensului acceleraiei seismice. Deoarece micrile seismice nu au o direcie precis, se admite direcia cea mai defavorabil pentru structur: la barajele massive (de greutate) de-a lungul vii, la barajele mai zvelte (arcuite de contrafori) perpendicular pe vale sau direcii oarecare. Mai aproape de realitate este ipoteza care se consider simultan aciunea cutremurului pe dou sau chiar trei direcii.

28

CAPITOLUL 3 BARAJE ARCUITE SCURT ISTORIC 1.1 Primele baraje arcuite Dintre toate tiprile de baraje, barajele arcuite au aparut cel mai tarziu. Primul cunoscut in Europa este barajul Ponte Alto din Italia (fig. 3.1).

Constructia lui a inceout in anul 1611, fiin suprainaltat in mai multe etape pana in anul 1887, cind a atins inaltimea de 40 m.Se pare ca acest baraj, construit din zidarie de piatra, a fost intr-adevar conceput sa actioneze ca un baraj arcuit. In anul 1849 se construieste in Franta barajul Zola, iar in 1884 barajul american Bear Valley.Intre anii 1900-1930 numarul barajelor arcuie cerste, iar in perioada 1920-1930, datorita marii dezvoltari pe care o iau amenajarile hidroelectrice, constructia barajelor arcuite se intensifica. 1.2 Date statistice O statistica 1 referitoare la modul in care a evoluat in timp constructia barajelor arcuite mai inalte de 15 m, indica pe perioada: Inainte de 1800...............- bareje 1800-1949......................2 baraje 1850-1899....................10 baraje 1900-1919....................52 baraje 1920-1939..................187 baraje 1940-1949................... 64 baraje 1950-1959..................166 baraje 1960-1962....................67 baraje ____________________________ Total...........................548 baraje Registrul marilor baraje de 1965 2 inventaria circa 200 de baraje arcuie cu inaltimea mai mare de 30 m constituie in perioada 1900-1965, dintre acestea 122 depasind 75 m, iar 64 depasind 100 m.O referire mai recente 3 arata ca in anul 1968 existau peste 600 de bareje arcuie in functiune. 29

1.3 Stadiul in Romania Inainte de anul 1960 in tara noastra se gaseau in functiune, dupa un intreval de peste 50 ani de la constructia lor, cateva baraje de greutate de tip Incze4 (tabelul 3-1) Barajul Raul Inaltimea Anul Risca Risca mica 21 1906 Sadu II Sadu-Sibiu 14 1907 valiug barzava 27 1909 Aceste baraje, constituie numai in scopuri energetice, se comporta si astazi in mod satisfacator.Ele sint realizate dupa proiectele inginerului O.Incze din Aachen sau ale urmasilor sai.Conceptia constructiva, foarte asemanatoare la cele 3 baraje, este ilustrata in figura 3.2 in care este prezenteat barajul Valiug.

Barajele sunt construie din zidarie de piatra cu mortar.Parametrul amonte este etansata printr-o sapa de portar gras, de citiva cm grosime, care la randul ei este protejata de un strat de torcret armat.Apele care se pot infiltra sunt drenate printr-o retea de tuburi verticale, situata in apropierea paramentului.La Valiug, pentru a opri patrunderea apei sub piciorul amonte, aceasta zona este acoperita de prisma de argila, protejata de un strat de umplutura obisnuita. Din punct de vedere static, profilele triunghiulare ale acestor baraje au baza mai redusa decai ar rezulta dintr0o dimensionare efectuata dupa normele actuale pentru barajele de greutate .Acest fapt se sxplica prin neglijarea actiunii defavorabile a subpresiunilor.Stabiliatea acestor constructii se datoreste transmiterii unei parti din presiunea hidrostatica la versanti, asigurata de forma lor curba in plan.Actiunea in planuri orizontale este determinata de lipsa rosturilor trasvensale de dilatatie, care, in cazul barajelor de greutate obisnuite, impart barajul in ploturi. In cadrul planurilor de dezvoltare economica lansate dupa anul 1950 in Romania, unele acumulari artificiale, cu un rol important in gospodarirea apelor, au fost realizate prin constructia unor baraje arcuie(tabelul 3-2) Barajul Raul Inaltimea (m) Anul Negovanu Sadu 62 1960 Teliuc Cerna 48 1963 Vidraru Arges 167 1966 Baciu Doamnei 34 1967 Vilsan Vilsan 24 1968 Cumpanita Cumpanuta 33 1968 Paltinul Doftana 108 1971 30

2. CLASIFICAREA BARAJELOR ARCUITE 2.1 Denumiri Spre deosebire de un baraj de greutate , un baraj arcuit transmite sarcinile la care este supus atat dupaverticala cai si dupa orizontala.Se considera ca barajul este construit dintr-o serie de consoole verticale, incastrate in versanti (fig. 3.4).

Daca sarcinile sintpreluate in mai mare masura dupa verticala , barajul este de tipul de greutate in arc; daca sunt preluate in principal dupa orizontala, barajul este de tipul in arc. 2.2 Criterii de clasificare O delimitare precisa intre cele doua tipuri de baraje arcuite este dificila.Dupa diversi autori, criteriile pe baza carora acestea se pot clasifica sint rapoartele:L/H;H2/ Br; Ld2H2/V. -dupa raportul L/H, intre lungimea coardei la coronament si inaltimea barajului, se deosebesc barajele: De greutate in arc....................................1,5