4. Argumentarea proiectului de construcţie a lacului de acumulare din punct de vedere al utilizării apelor 4.1 . Calculele caracteristicilor hidrologice 4.1.1. Studiul hidrografic şi hidrologic al bazinului hidrografic Descrierea succintă a bazinului hidrografic. Râul Cogâlnic îşi are izvorul la 2,5 кm sud-est de localitatea Bursuc şi se varsă în lacul Sasâc (Ucraina). Lungimea totală a râului constituie 221 кm, suprafaţa bazinului hidrografic este de 3910 кm 2 . Bazinul hidrografic în cauză este alungit de la nord-vest la sud-est, asimetric şi mai extins pe malul stâng. Panta medie 1,1‰ [31, 32]. Pe teritoriul Republicii Moldova izvorul bazinului hidrografic este amplasat în Podişul Codrilor, având o înălţime pe cumpănă 260 - 390 m. Pe sectorul de la izvor şi până la vărsare în r. Cosim cu o lungime de 88 кm, înclinarea medie a scurgerii constituie 1,96 ‰ (Fig. 4.1). 0 50 100 150 200 250 100 125 150 175 200 225 250 Distanţa de la izvor, km Cota fundului, m a Figura 4.1. Profil longitudional al r.Cogâlnic (de la izvor la vărsare în r. Cosim) Valea râului este bine conturată cu meandre reduse până la s. Gura Galbenă, în formă de V şi în aval sub formă de trapez. Lăţimea preponderentă este de 2,5-4,5 кm. Pantele au înălţime de 80- 120 m, concave, abrupte şi foarte abrupte (fig.4.2). Pe margine sunt arate, iar pe şes sunt acoperite de vegetaţie de stepă, deseori fiind plantate cu vii şi livezi. Lunca se întinde de ambele părţi cu o lăţime până la s.Gura-Galbenă de 0,3-0,5 кm, în aval de pînă la 0,8-1,0 кm. Cea mai mare parte a luncii este uscată, în aval de s. Bobeica sunt săpate canale de drenare, terenul este arat şi format din roci argiloase şi argiloase-nisipoase. Albia râului în aval de s. Bobeica este îndreptată, canalizată, cu o lăţime de 8-15 m şi adâncimea de 1-2 м, năruită şi deformată. Lăţimea cursului de apă 1-3 m, adâncimea în etiaj de 0,1- 0,3 m, viteza scurgerii 0,1-0,3 m/s. Fundul este neted şi acoperit cu nămol şi nisip. Malurile sunt abrupte, spălate, rocile sunt argile nisipoase 66
59
Embed
Studiul de fezabilitate a amplasării lacului de acumulare pe râul Cogâlnic. II
Obiectul de studiu este teritoriul între or. Cimişlia şi s. Ecatreinovca, care a fost ivestigat referitor la posibilitatea amplasării unui lac de acumulare a apelor terestre şi subterane. În cadrul acestei lucrări au fost descrise condiţiile naturale şi antropogene a teritoriului de studiu, geologia şi hidrogeologia, calcule şi argumentările hidrologice, protecţia apelor de suprafaţă. În concluzii sunt analizate rezultatele finale ale studiului de fezabilitate.
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
4. Argumentarea proiectului de construcţie a lacului de acumulare din punct de
vedere al utilizării apelor
4.1.Calculele caracteristicilor hidrologice
4.1.1. Studiul hidrografic şi hidrologic al bazinului hidrografic
Descrierea succintă a bazinului hidrografic. Râul Cogâlnic îşi are izvorul la 2,5 кm sud-est
de localitatea Bursuc şi se varsă în lacul Sasâc (Ucraina). Lungimea totală a râului constituie 221
кm, suprafaţa bazinului hidrografic este de 3910 кm2. Bazinul hidrografic în cauză este alungit de la
nord-vest la sud-est, asimetric şi mai extins pe malul stâng. Panta medie 1,1‰ [31, 32].
Pe teritoriul Republicii Moldova izvorul bazinului hidrografic este amplasat în Podişul
Codrilor, având o înălţime pe cumpănă 260 - 390 m. Pe sectorul de la izvor şi până la vărsare în r.
Cosim cu o lungime de 88 кm, înclinarea medie a scurgerii constituie 1,96 ‰ (Fig. 4.1).
0
50
100
150
200
250
100125150175200225250
Distanţa de la izvor, km
Co
ta f
un
du
lui, m
ab
s
Figura 4.1. Profil longitudional al r.Cogâlnic (de la izvor la vărsare în r. Cosim)
Valea râului este bine conturată cu meandre reduse până la s. Gura Galbenă, în formă de V şi
în aval sub formă de trapez. Lăţimea preponderentă este de 2,5-4,5 кm. Pantele au înălţime de 80-
120 m, concave, abrupte şi foarte abrupte (fig.4.2). Pe margine sunt arate, iar pe şes sunt acoperite
de vegetaţie de stepă, deseori fiind plantate cu vii şi livezi.
Lunca se întinde de ambele părţi cu o lăţime până la s.Gura-Galbenă de 0,3-0,5 кm, în aval de
pînă la 0,8-1,0 кm. Cea mai mare parte a luncii este uscată, în aval de s. Bobeica sunt săpate canale
de drenare, terenul este arat şi format din roci argiloase şi argiloase-nisipoase.
Albia râului în aval de s. Bobeica este îndreptată, canalizată, cu o lăţime de 8-15 m şi
adâncimea de 1-2 м, năruită şi deformată. Lăţimea cursului de apă 1-3 m, adâncimea în etiaj de 0,1-
0,3 m, viteza scurgerii 0,1-0,3 m/s. Fundul este neted şi acoperit cu nămol şi nisip. Malurile sunt
abrupte, spălate, rocile sunt argile nisipoase
66
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Distanţia, m
Co
ta u
sc
atu
lui,
m.
ab
s
NM 2,2 м 1968 г.
Figura 4.2. Profilul transversal al văii r. Cogâlnic la 2 кm în aval de or. Hânceşti
.
Figurile 4.3-4.4 reprezintă graficele modificării lăţimii medii de la marcajul de fund al văii în
lungul rîului Cogâlnic de la izvor până la gura de vărsare, obţinute de pe hărţile topografice la scara
de 1:25 000.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Distanta de la izvor , km
La
tim
ea m
edie
a v
ai,
m
Figura 4.3 Distribuţia lăţimii medii a fundului văii în lungul râului Cogâlnic
După cum se observă din fig. 4.1 – 4.3., cele mai mici variaţii ale lăţimii văii sunt în partea
superioară a bazinului hidrografic. Îngustarea fundului văii, ca regulă, are loc pe sectoarele unde se
revarsă afluenţii. Modificarea cotelor fundului văii este lentă, ceea ce condiţionează şi schimbarea
uniformă a înclinării văii.
67
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Distanta de la izvor , km
Co
ta a
bsa
luta
, m
Figura 4.4. Distribuţia cotelor absolute ale fundului văii în lungul râului Cogâlnic
140 150 160 170 180 190 200 210 220 230Distanta de la gura de varsare, km
0
0.002
0.004
0.006
0.008
Incl
inar
ea m
edie
a r
iulu
i,
%
o
0
0.2
0.4
0.6
0.8
Vit
eza
ved
ie a
scu
rger
ii
m\ s
ec
140 150 160 170 180 190 200 210 220 230Distanta de la gura de varsare, km
140 150 160 170 180 190 200 210 220 230Distanta de la gura de varsare, km
02468
10121416
Lat
imea
med
ie
a al
bie
i riu
lui,
m
00.040.080.120.160.2
Ad
icim
ea m
edie
a r
iulu
i, m
140 150 160 170 180 190 200 210 220 230Distanta de la gura de varsare, km
140 150 160 170 180 190 200 210 220 230Distanta de la gura de varsare, km
00.010.020.030.040.05
Coe
fici
entu
l Man
nin
g
de
rugo
zita
te, n
r.Cogilnic
r.Cogilnic
r.Cogilnic
r.Cogilnic
r.Cogilnic
Figura 4.5. Distribuţia caracteristicilor hidrologice conform datelor materialelor
cartografice (scara 1:25 000) de până la îndreptarea albiei r.Cogâlnic
După cun se observă din figura 4.5, modificarea caracteristicilor râului de până la îndreptarea
albiei aveau un caracter local. După îndreptarea şi îndiguirea din anul 1960, aceşti parametri s-au
modificat şi în prezent aceştia variază nesemnificativ în lungul râului. Date despre caracteristicile
morfometrice şi hidrografice ale bazinelor hidrografice analoge şi despre bazinul hidrografic al
lacului de acumulare în proiectare sunt prezentate în tab. 4.1.[27]
68
Regimul de scurgere al r. Cogâlnic este studiat insuficient [18], deoarece pe râu, în limitele
graniţei Moldovei, funcţionează doar o singură staţie de măsurare hidrometrică (tab. 4.1), unde sunt
înregistrate următorul complex de date hidrologice:
Nivelul apei pe parcursul anilor 1957-2010;
Debitele medii de apă pe parcursul anilor 1959-2010;
Debitele maxime şi stratul de scurgereale la viiturile de primăvară în anii 1961-2010;
Debitele maxime şi stratul de scurgere la viituriele pluviale în anii 1961-2010;
Temperatura apei în anii 1957-2010;
Fenomenele de îngheţare a apei în anii 1957-2010;
Grosimea gheţii în anii 1957-2010;
Debitul aluviunilor în suspesie în anii 1977-2010;
Componenţa chimică a apei.
Tabelul 4.1. Caracteristicile hidrografice şi morfometrice de bază ale bazinelor hidrografice
până la staţiile de măsurare hidrometrice
Râu-staţie de
măsurări
hidrologice
Suprafaţa,
кm2
Distanţa, кm Înclinarea, ‰
Densitate
a reţelei
fluviale,
кm/кm2 Împă
diri
re, %
Lac
uri ş
i iaz
uri,
%
Ară
tură
,%
De la
izvor
De la
cumpănărâului
Bazinul
hidrograf
ic
Cogâlnic*
Or.Hânceşti
179/176 28 35 4,0 125 0,51 27 <1 20
Cogâlnic
Baraj
611 69 2,0
Ialpug
Or.Comrat
241 32 43 4,7 150 0,50 6 <1 55
Botna
Or.Căuşeni
1210 118 121 2,6 140 0,64 <1 25
Staţia de masurări hidrologice este amplasată aproximativ la 35 кm de la izvor, bazinul
Volumele debitelor după viitură au fost stabilite conform dependenţei dintre valorile debitelor maxime cu un grad egal de asigurare şi volumele debitului din bazinul hidrografic analog (r. Cogâlnic-or. Hânceşti) cu un coeficient de proporţionalitate egal cu 4,32.
Qmax = 4.36 WmaxR2 = 0.88
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00
Volumul viiturii (Wmax), mln. m3
Deb
itel
e m
axim
ale
(Qm
ax),
m3 /s
Figura 4.9. Graficul dependenţei valorilor cu grad egal de asigurare a debitelor maxime şi a volumelor, în staţia de măsurări hidrologice din or.Hânceşti
4.1.4.3. Construirea modelelor hidrografului calculat al viiturii
În practica calculelor hidrologice se recomandă modelele, bazate pe schematizarea
hidrografelor viiturilor sub formă de diferite scheme analitice, ecuaţii şi funcţii de distribuire.
Exemplul unei astfel de funcţii este curba de distribuţie Hudrici, care a fost utilizată de
G.A.Alexeev [11] la modelarea hidrografului viiturii de primăvară:
x
xa
Y
21
10
(4.17)
unde )max( p
iQ
QY ; п
it
tX , a – parametrii, valorile cărora depind de caracteristica formei
hidrografului K, . Coeficientul hidrografului asimetric se stabileşte conform relaţiei:
85
tot
crs h
hK
(4.18)
Figura.4.10. Modelul tip al hidrografului calculat cu un grad de asigurare de 1% al r. Cogâlnic (or. Cimişlia)
unde crh и toth – straturile debitului viiturii în perioada creşterii şi stratul lui total. Valorile numerice
ale acestor parametri sunt prezentate în anexa 3, în baza cărora a fost stabilită valoarea medie
multianuală a coeficientului sK , egal cu 0,3-0,4. Valoarea coeficientului formei hidrografului
este funcţional legată cu coeficientul sK şi conform datelor din [11], este egal cu 0,8.
Continuarea ridicării hidrografului poate fi stabilită conform relaţiei:
)max(
)(28.0
p
pmп q
Yt
, ore (4.19)
În corespundere cu datele, prezentate anterior (tabelul 4.12) şi luând în calcul parametrii din
relaţia (4.19), valoarea continuităţii ridicării hidrografului calculat cu un grad de asigurare de 1 %
constituie 54 ore.
În corespundere cu datele, prezentate în tabelul B-10 [3] coordonatele relative ale modelului
tipic al hidrografului calculat sunt prezentate în tabelul 4.13. Aici mai sunt prezentate calculele
coordonatelor absolute ale modelului hidrografului.
Tabelul 4.13. Coordonatele modelului tipic a hidrografului viiturii calculat, având un grad de asigurare de 1% (în cazul când Ks = 0,33 şi 80,0 )
4.3 Determinarea volumului mort al lacului de acumulare
Calculul înămolirii lacului
Nivelul volumului mort (NVM) este denumit nivelul minim al bazinului de acumulare, la care
este posibilă exploatarea după normative a bazinului. Volumul apei, ce se află sub NVM, se
numeşte mort, deoarece el nu participă la procesul de regularizare a debitului, după prima umplere a
bazinului şi nu se foloseşte în scopuri utile.
După prima umplere a bazinului până la cota NVM, se constituie nivelul mort şi serveşte în
următoarele scopuri:
1. Acumularea în bazin a aluviunilor ce nimeresc pe parcursul termenului de exploatare;
2. Asigurarea condiţiilor sanitare şi nepermiterea în lunile de vară formarea suprafeţelor cu
ape mici în bazin, evitând poluarea apelor şi formarea focarelor de infecţii;
3. Asigurarea regimului necesar pentru a avea posibilitate de pompare a apei pe suprafaţele
irigate;
4. Garantarea presiunii optimale calculate în cazul utilizării bazinului în scopuri energetice.
Pentru condiţiile regionale la planificarea bazinului din or. Cimişlia este necesar de atras atenţia la
cerinţele 1, 2 şi 3 descrise anterior.
La determinarea volumului de apă mort al bazinului de acumulare cea mai importantă condiţie
este calcularea volumului de înnămolire a lui, evaluarea duratei de exploatare a bazinului în cauză,
adică perioada de ani, pe parcursul cărora va avea loc înămolirea parţială sau totală a acestuia.
În calitate de caracteristică de bază a termenului relative relt de înămolire a bazinului de
acumulare se i-a raportul dintre volumul total NRNV şi volumul mediu multianual de aluviuni sV
adică S
NRNrel V
Vt (4.21)
Evaluarea debitului aluviunilor se bazează pe prelucrarea specială a datelor observaţiilor
multianuale (anexa 2).
În corespundere cu actele normative în vigoare, bazinul de acumulare în cauză poate fi plasat
la categoria a patra de construcţii capital, având un termen de exploatare nu mai mic de 30 ani.
Pentru estimarea prealabilă a volumului de înnămolire poate fi utilizată ecuaţia:
mVV Sa 130 . (4/23)
Aici m – cota-parte a aluviunilor de funt din sedimentări, care conform [20] constituie 10-12%
din volumul aluviunilor în suspensie; - cota-parte a aluviunilor în suspensie, deversate din bazin.
Generalizarea materialelor referitor la înămolirea bazinelor de acumulare artificial din Moldova au
arătat [34], că capacitatea lor de a acumula aluviuni depinde de volumul relative al bazinului şi se
determină conform funcţiei )/( 0WVf NRN , unde NRNV - volumul total de apăîn bazin, care este
egal cu 2,77 mln. m3 (tabelul 4.18), dar 0W - norma debitului anual (aflux), ce constituie 20,1 mln.
m3. Raportul dintre aceste valori constitiuie 0,14, iar conform tabelului 8.5, din lucrarea [20]
valoarea capacităţii de acumulare a aluviunilor este = 0,16.
În rezultat volumul înnămolirii calculat, numeric egal cu volumul mort, poate fi calculat
conform ecuaţiei (4.23):
mVV Sa 130 = 30∙22.7∙103 (1+0.12-0.16) = 654 mii. m3
Pentru asigurarea calităţii sanitare şi tehnice a apei în bazinul de acumulare este necesar ca
adâncimea lui la un volum mort de apă Vмо să fie mai mare de 2,0-2,5 m. În aceste condiţii volumul
bazinului conform relaţiilor hmed=f(H) şi V=f(H) (vezi figura 4.13) constituie aproximativ 3 mln.
m3, fapt ce depăşeşte semnificativ volumul de înămolire.
Cu toate acestea, reieşind din faptul, că bazinul de acumulare în cauză este planificat pentru
utilizare în scopuri recreative, irigare şi piscicultură, în calitate de criteriu de bază pentru stabilirea
volumului mort poate fi acceptată condiţia, ce asigură o deversare maximă a apelor din viiturile
pluvial şi a capacităţii nesemnificative de reţinere a aluviunilor în bazin.
În aceste condiţii valoarea volumului mort trebuie să fie puţin mai mare decât volumul de
înămolire şi să constituie 1.0 mln.m3. În cazul unui astfel de volum mort cota NVM, stabilită
conform caracteristicii topografice (figura 4.13) va constitui 81.2 m absolut după Sistemul Baltic.
Dacă presupunem, că termenul de exploatare a bazinului de acumulare va constitui nu mai
puţin de 30 ani, atunci valoarea volumului mort de sedimentări pentru această perioadă nu va depăşi
60 сm, adică 0,6 m, ceea ce constituie aproximativ 17 % din adâncimea medie a bazinului. Această
adâncime corespunde aproximativ cu suprafaţa oglinzii apei a bazinului de acumulare, fiind egal cu
1470 mii m3 şi a volumului de - 0,85 mln. m3. Cu toate că rezultatele obţinute sunt aproximative,
ele calitativ corespund cu datele generalizate obţinute la studiul bazinelor de acumulare din
Moldova [20]. Aceasta ne permite de a recomanda ca termen de exploatare a bazinului de
acumulare în cauză să fie aproximativ egal cu 30 ani, dar valoare volumului mort egal cu -1,0
mln.m3
Cerinţele tehnico-sanitare pentru stabilirea volumului mort al bazinului de acumulare
Alt criteriu foarte important la evaluarea volumului mort al bazinului este respectarea unor
criterii tehnico-sanitare bine stabilite. Pentru asigurarea calităţii tehnico-sanitare a apei în bazin este
necesar, ca adâncimea lui, la un volum mort dat Vvm să fie mai mare decât 2,0 - 2,5 m, iar criteriul
litoralului Lω < 0.35. În aceste condiţii pentru adâncimea de 2,0 m, volumul bazinului de acumulare,
în conformitate cu hmed=f(H) şi V=f(H) va constitui aproximativ 2950 mii m3, ce semnificativ
depăşeşte volumul de înnămolire şi nu respectă relaţia recomandată: Vsanit. ≤ Vs ≤ 0,5Wр , undeWр –
debitul anual de apă. În cazul nostru Vsanit. > Vs >0,5Wр De aici reiese, că bazinul de acumulare nu
va fi efectiv exploatat, deoarece starea lui sanitară nu este asigurată de condiţiile lui de înnămolire.
Cu toate acestea, reieşind din faptul, că bazinul de acumulare se planifică pentru o utilizare
complexă (recreativă, de irigaţie şi piscicolă) în calitate de criteriu de bază pentru stabilirea
volumului mort poate fi luat în calcul Vvm≥Vs, adică valoarea volumului mort trebuie să fie mai
mare decât volumul de înnămolire şi să nu depăşească aproximativ 1 mln. m3.
Determinarea volumului de regularizare a lacului de acumulare la scurgerea
viiturii cu un grad de asigurare stabilit
La trecerea valului de viitură prin bazin are loc redistribuirea în timp a debitului. În rezultat se
micşorează dabitul maxim şi se majorează durata viiturii. Aceasta se petrece din contul acumulării
apei ca volum util al bazinului, cât şi volum regulatoriu, care temporar se acumulează superior
nivelului normal de retenţie al bazinului. Astfel, evidenţa transformării viiturii permite de a micşora
dimensiunile construcţiilor împotriva inundaţiilor şi a preîntâmpina inundarea teritoriilor ce se află
în aval de baraj. Calculele transformării viiturii se efectuează prin soluţionarea ecuaţiei balanţei
hidrice a bazinului între volumul debitului de intrare şi cel de ieşire din bazin. În final, acceptând
volumele acumulate de apă la începutul intervalului de trecere a viiturii şi la sfârşit, corespunzător
egal cu Vst şi Vfin , ecuaţia balanţei poate fi următoarea:
finV Vst +Q med Δ t - 2
finst qq Δ t
Unde, Q med - valoarea medie a debitului viiturii, stq - debitul evacuat la începutul viiturii, finq -
debitul evacuat la sfârşitul viiturii.
Rezolvarea ecuaţiei în cauză faţă de finq constituie problema de bază a regularizării viiturii.
Pentru aceasta sunt necesare următoarele date iniţiale:
-Modelul calculat a hidrografului viiturii;
- debitul maxim Qm Wm din topirea zăpezilor sau din precipitaţii;
- caracteristicile topografice ale bazinului de acumulare;
-cotele NNR şi NVM.
Utilizând formula lui D.I.Cocerin [28] se presupune schematizarea viiturii şi a hidrografului
debitelor evacuate sub formă de triunghiuri;
),1(m
fmm W
VQq m3/s
Unde: mQ - debitul maxim al viiturii cu un grad stabilit de asigurare (1%), mW - volumul debitului
după viitură cu acelaşi grad de asigurare, fV - volumul forţat, valoarea căruia se determină
conform curbei volumelor în condiţii, că pragul evacuării apei din bazin se instalează la cota NNR.
Pentru calcularea parametrilor instalaţiei de evacuare a apei au fost luate în calcul două
variante de condiţii:
- cota nivelului forţat a fost acceptată de - 83. 44 m
- cota nivelului forţat a fost acceptată de -84. 44 m
La prima variantă presiunea apei constituia hm = ΔH= Hf –Hnpl =83.44-82.44= 1.0 m, la a doua
– hm =ΔH= Hf –Hnpl =84.44-82.44= 2,0 m. Corespunzător acestor presiuni valorile volumului forţat
constituie 11 fV = 1,481 mln. m3, şi
12 fV = 2,952 mln. m3.
În aceste condiţii au fost efectuate următoarele calcule pentru prima variantă conform
formulei:
smW
VQq
m
fmm /6.58
9.14
481.11(1.65)1( 3
În acest caz, conform valorii mq şi a presiunii maxime hm = ΔH=1.0 m, utilizând ecuaţia
hidrologică a deversării apei sub formă de trapez, poate fi determinată lăţimea pragului lui, ce va
asigura deversarea liberă a undei de viitură:
mhg
qb
m
m .51.31)0.1(62.1942.0
6.58
242.0 5.12/3
şi pentru varianta a doua hm = ΔH=2.0 м:
smW
VQq
m
fmm /1.52
9.14
952.21(1.65)1( 3
Iar lăţimea deversorului:
mhg
qb
m
m 8.9)0.2(62.1942.0
1.52
242.0 5.12/3
Rezultatele de bază ale calculelor sunt prezentate în tab. 4.20 şi 4.21
Tabelul 4.20 Rezultatele calculelor parametrilor de bază la regularizarea
debitului de viitură în lacul de acumulare (varianta I)
Qm =65.1 m3/s Wm=14.9 mln. m3 NNR = 82.44 m
NVM = 81.2m hнпу= 1.22 m hm=1.0 m
Deversor deschis hm = 1,24 м
Vf
mln. m3
qm
m3/s
b,
m
Volumul mort,
mln m3
1.481 58,6 31.51 1.0
Tabelul 4.21 Rezultatele calculelor parametrilor de bază la regularizarea debitului
de viitură în lacul de acumulare (varianta I)
Qm =65.1 m3/s Wm=14.9 mln. m3 NNR = 82.44 m NVM = 81.2m
hnnr= 1.22 m hm=2.0 m
Deversor deschis hm = 1,24 м
Vf
mln. m3
qm
m3/s
b,
m
Volumul mort,
mln m3
2.952 52,1 9.8 1.0În cazul alegerii construcţiei de deversare sub formă de ecluză, se procedează astfel, ca să se
păstreze cât mai mult nivelul la cota NNR. Volumul de apă deversat astfel, numeric este egal cu
volumul debitului. Numai din momentul, când debitul afluxului va fi egal cu cel al deversării la o
deschidere totală a ecluzei (qnpl) la regularizarea viiturii va participa volumul regulatoriu al
bazinului de acumulare. Deversarea maximă este egală cu suma qm=qnpl +q, m , unde: q,
m –deversarea
maximă se calculează conform formulei:
),1(m
fmm W
VQq
Luînd în calcul, că mQ= mQ - qnpl , apoi mW poate fi calculat prin formula:
2
2)(
m
nplmmm
Q
qQWW
În rezultat valoarea debitului maxim prin deversator cu ecluză poate fi calculat prin expresia:
nplnplm
m
m
fnplmm q
qQ
Q
W
VqQq
2
1)(
Rezolvarea acestei ecuaţii se efectuiază prin alegerea a unei astfel de valori hm care dă
egalitate la determinarea prin ecuaţia:
2/32 mm hgmbq
Pentru simplificare rezolvării ecuaţiei se poate de utilizat nomograma lui I.A.Jelezneac [28],
care exprimă legătura coeficientului de transformare τ prin componentele Vf Wm hm adică:
yW
Vf
m
f ,Q
q
m
m
Unde y - raportul presiunilor la NNR (hnpl) şi la stratul maxim forţat hm.
Calculul coeficientului de transformare τ (dupa nomograme)
Calcularea τ prin utilizarea nomogramelor deasemenea se efectuiază pentru două variante şi
include următoarele etape:
-fixăm cota la nivelul forţat al apei în bazinul de acumulare egal cu , Hf =Hnnr +1.5 m =82,44 m +
1,5 m = 83,94 m,
-determinăm sarcina hidrostatică maximă hm = hнпу + (Hf –Hnpl) )=1,22 m + 1.5 m=2.72 m.
- calculăm 45.072.2
22.1
h
h
m
Y ;
-utilizând caracteristica topografică a bazinului stabilim volumul, corespunzător sarcinii hidrostatice
maxime hm=2,72 m, care este egală cu V=5,078 mln m3;
-calculăm valoarea volumului forţat Vf= V – Vнпу =5,078-2.77 =2.31 mln m3;
-calculăm raportul Vf / Wm = 2.31/14.9= 0.16;
- reieşind din rezultatele obţinute Y=0.31 şi Vf / Wm=0.16 conform nomogramei determinăm
coeficientul de transformare τ = 0.8;
- calculăm debitul de deversare maxim conform formulei:
1.528.01.65Qm mq m3/s
-calculăm lăţimea deversorului cu ecluze pentru debitul de deversare în cauză conform ecuaţiei:
2/32 mhgmbqm
De unde mhgm
qb
m
m 3.6)72.2(43.442.0
1.52
2 5.12/3
Luînd în calcul, că o astfel de valoare a lăţimii instalaţiei de deversare cu ecluze poate fi
costisitoare, se propune de a efectua calcule pentru construcţia în cauză cu două deschizături cu
lăţimea de 3 m fiecare, care pot fi mai acceptabile.
Vom efectua calcule pentru debitul de deversare la o lăţime dată a uei ecluze b=3,0 m
conform formulei de mai sus:
smhgmbq mm /0.2548.443.40.342.02 32/3
Pentru două ecluze debitul total de deversare va fi egal cu mq =2х25,0 =50,0 m3/s,
totodată coeficientul de transformare τ =0.77. După cum se vede din egalităţile de mai sus mq =52,1
m3/s şi mq =50,0 m3/s , ele sunt foarte aproape şi deaceea poate fi recomandată varianta de deversor
cu două deschizături (ecluze), cu lăţimea de 3 m.
Acest lucru va simplifica construcţia şi exploatarea acestor instalaţii.Rezultatele de bază sunt
prezentate în tab. 4.22
Tabelul 4.22 Rezultatele calculelor parametrilor de bază la regularizarea
debitului de viitură în lacul de acumulare
Qm =65.1 m3/s Wm=14.9 mln.m3 NNR = 82.44 NVM = 81.22 hнпу= 1.22 m hm=2.72 m
Deversator cu ecluze
În cazul hm = hнпу + hf =2,72 m
Y= hnhl/hm Vf /Wm qm
m3/s
b, Volumul mort,
mln m3
0.45 0.16 52.1 6.3 1.0
4.4 Zona de protecţie şi măsurile de protecţie a lacului de acumulare
4.4.1 Dispoziţii generale
Zonele de protecţie sunt o parte din zonele ecologie, create pentru preîntâmpinarea acţiunilor
negative asupra obiectelor acvatice, inclusiv şi bazinele de acumulare a apei. Modalitatea de creare
a acestor zone şi regimul de utilizare sunt reglementate de documentele normative guvernamentale,
legi şi alte acte juridice.
În corespundere cu aceste acte normative zona de protecţie reprezintă un teritoriu ce se
mărgineşte cu teritoriul bazinului de acumulare şi care are un regim special de activitate
gospodărească şi alte acţiuni. În limetele acestei zone se instalează o fâşie de protecţie cu acces
interzis şi unde este limitată aprovizionarea cu apă. Instalarea acestor zone şi fâşii de protecţie au
drept scop preintâmpinarea poluării, înămolirii şi iepuizării, cât şi a protecţia mediului natural al
florei şi faunei acvatice şi din împrejurimi.
Dimensiunile şi limitele zonelor de protecţie, cât şi regimul lor este determinat reieşind din
condiţiile geografice, pedologice, hidrogeologie etc. Ele se adoptă şi se confirmă de organele
administraţiei publice locale. Lăţimea zonelor de protecţie şi a fâşiilor în cauză se stabilesc: pentru
bazinele de acumulare de la albia minoră. Lăţimea minimă a acestor zone de protecţie pentru lacuri
şi bazine de acumulare se stabileşte în funcţie de suprafaţa lor sau lungimea râului. În conformitate
cu legea despre apele R. Moldova [5], zona de protecţie minimă pentru r. Cogâlnic, care are o
lungime de 227 km, constituie 100 m. O astfel de suprafaţă se stabileşte şi pentru bazinele de
acumulare construite în lunca râului.
În fig.4.13 este prezentat planul schematic al sectorului şi zona de protecţie marcată a
bazinului de acumulare în proiectare din prejma or. Cimişlia.
Figura 4.13 Planul schematic al sectorului şi zona de protecţie marcată a lacului de acumulare în proiectare din preajma or. Cimişlia
Dimensiunile si hotarele de protectie în cadrul oraşului şi în alte localităţi se stabilesc în baza
condiţiilor specifice de planificare şi dezvoltare, în conformitate cu planurile de bază aprobate.
Lăţimea minimă a zonelor de protecţie este stabilită în funcţie de tipul de teren şi pantele abrupte
ale zonelor adiacente corpului de apă şi variază de la 15 la 100 m.
Pentru fiecare zonă de protecţie, se elaborează un proiect. În ordinea stabilită, proiectele
zonelor de protecţie sunt puse în discuţie şi trec expertiza ecologică.
Organizarea zonei de protecţie trebuie să fie precedată de elaborarea proiectului, care include:
determinarea hotarului zonei şi componenta perimetrelor; planul de acţiuni pentru îmbunătăţirea
stării sanitare a teritoriului zonelor de protecţie şi prevenirea poluării sursei; regulile şi modul de
utilizare economică a teritoriilor acestor zone. Limitele zonelor de protecţie sunt marcate cu ajutorul
unor semne speciale. Pentru rezervoarele prevăzute pentru uz individual aceasta se face de către
proprietarii apeductelor, în celelalte cazuri - de serviciile de gospodărire comunală.
Înainte de aprobarea proiectelor, dimensiunea minimă a zonelor de protecţie şi limitele trebuie
introduse în planul general de construcţie urbană şi alte tipuri de aşezări, în planuri de utilizare a
terenurilor, precum şi pe alte materiale cartografice.
Populaţia trebuie sa fie informată cu privire la hotarele stabilite pentru zonele de protecţie şi
limetele acestora. De asemenea, locuitorilor li se aduce la cunoştinţă că aceste zone au un regim
special de protecţie. În apropierea zonelor de protecţie este interzis:
- Aplicarea pesticidelor şi/sau erbicidelor;
- Utilizarea gunoiului de grajd în calitate de îngrăşămînt;
- Interzicerea amplasării depozitelor de combustibil şi lubrifianţi, produse chimice şi
îngrăşăminte agricole, depozitarea de deşeuri industriale, nămol şi alte obiecte, provocând
pericol de contaminare chimică a apelor subterane;
- amplasarea cimitirelor, cimitirelor de animale, cîmpurilor de asenizare, cîmpuri de filtrare,
acumulări de băligar, tranşee de siloz, întreprinderi zootehnice pentru animale şi păsări şi
alte obiecte, ce pot provoca pericol de contaminare microbiană a apelor subterane;
- Depozitarea gunoiului de grajd;
- Alimentarea maşinilor cu combustibil, spălarea şi reparaţia acestora;
- Efectuarea activităţilor de amenajare a teritoriului în zonele rezidenţiale şi altor obiecte
(echipamente sanitare, construcţia haznalelor, organizarea scurgerilor de drenaj şi altele).
- Nu este permis deversări a apelor reziduale, inclusiv de ape reziduale a transportului pe apă,
inclusiv scăldatul, spălatul hainelor, adăparea vitelor şi alte utilizări a apei care influenţează
calitatea apei.
În limitele zonei de protecţie, pe lîngă restricţiile specificate, sunt interzise: aratul, aplicarea
îngrăşămintelor, depozitarea haldelor uşor erodabile, păşunatul şi organizarea taberelor de vara
pentru animale (cu excepţia locurilor special amenajate pentru adăpare), amplasarea sezonieră a
campingurilor, clădirilor rezidenţiale şi a clădirilor sociale, aşezăminte pentru trai. Limitele zonei de
protectie, de regula trebuie sa fie ocupate de arbori si arbusti.
4.4.2 Recomandări privind exploatarea şi protecţia lacului
Cerinţele menţionate mai sus sunt de ordin general şi, de regulă, acestea sunt elaborate
pentru rezervoare mult mai mari. Lacul din marginea Cimişliei, fiind un lac de importanţă locală,
necesită elaborarea unui proiect, care va ţine cont de condiţiile locale. Acest rezervor de apa este
destinat, în principal, pentru recreere şi irigaţii locale. De aceea, la elaborarea proiectului privind
zona de protecţie, este necesar să se ia în considerare următorii factori:
- Rezervorul va fi amplasat în lunca rîului Cogîlnic, în apropierea (aproximativ 50 m)
autostrăzii Chişinău – Cimişlia cu trafic destul de intens. Emisiile de gaze de eşapament, după cum
arată mai multe studii, contribuie la acumularea în regiunile adiacente traseului a metalelor grele şi
alte substante nocive. Nu se exclude pericolul pătrunderii acestora în rezervor. Pentru a preveni
contaminarea rezervorului, este recomandat plantarea pe tot perimetrul lacului a arborilor şi
arbuştilor, precum şi efectuarea periodică a monitoringului calităţii apei.
- Apariţia la adîncimi mici a apelor freatice în regiunea patului lacului, precum şi
mineralizarea înaltă, poate influenţa calitatea apei în rezervor. Pentru a reduce şi a compensa acest
fenomen, este necesar ca în proiectul de construcţie să se proiecteze un volum suplimentar,
neutilizat din rezervor pentru a menţine calitatea necesară a apei.
Concluzii
Complexul de studii de fezabilitate a avut scop argumentarea tehnico-ştiinţifică a posibilităţii
construcţiei lacului de acumulare în lunca râului Cogâlnic în partea de nord a or. Cimişlia . Sarcina
de bază a cercetărilor efectuate a fost: 1) studiul condiţiilor naturale a teritoriului destinat pentru
amplasarea viitorului lac şi 2) stabilirea resurselor acvatice posibile, ce ar garanta un volum necesar
de apă din bazinul hidrografic al râului Cogâlnic, asigurarea debitului acvatic şi a protecţiei
mediului ambiant.
Pentru soluţionarea acestor probleme au fost efectuate cercetări speciale pe teren, au fost
colectate şi generalizate materiale asupra balanţei hidraulice şi termice, caracteristicile hidrografice
şi hidrogeologice - geologice a bazinului hidrografic şi a zonei de amplasare a bazinului de
acumulare planificat. În baza analizei multilaterale a materialelor existente şi a metodelor speciale
de calcule analitice au fost obţinute următoarele rezultate:
I. Condiţiile topografice şi orografice ale teritoriului studiat sunt benefice pentru crearea
unui lac de acumulare din contul apei r. Cogîlnic şi a apelor subterane. Teritoriul topografic este
puţin înclinat cu gradientul mediu g = 0.0021m per 1m pentru lungimea medie a lacului L=1600 m.
Acest gradient este suficient pentru mişcarea şi acumularea apei în teritoriul studiat.
II. Sursele sigure de apă în viitorul lac vor fi din contul r. Cogâlnic şi a apele freatice.
Referitor la sursa de apa din r. Cogîlnic au fost efectuate calcule speciale hidrologice (cap.4). Apele
freatice, conform studiilor efectuate, sunt concentrate în doi curenţi hidrodinamici: a) curentul de
apă de pe pantele văii rîului şi curentul de apa din lunca rîului. Din punct de vedere al acumulării
apei în lac, curentul de apă de pe pantele văii rîului va avea avantaj faţă de al doilea curent de apă.
Volumul de apă subterană, care poater fi acumulată în lac, la momentul de faţă nu poate fi estimat
fiindcă, această procedură de calcul este partea componentă a proiectului tehnologic şi depinde de
adîncimea reală a lacului.
III. Structura geologică a fundului lacului este simplă şi constituită din două elemente –
zona de aerare, cu stratul de sol şi roci argilo-nisipoase şi stratul freatic acvifer în nisipuri cu
granulaţie fină. Nivelul apelor freatice este aproape de suprafaţa terestră (în mediu cca 2.0 m). Nu
se recomandă, ca în procesul de construcţie a lacului să fie deschis stratul acvifer cu apă freatică.
Adîncimea maximă posibilă a patului lacului constitue cca 1.5 m (în mod de calcul se permite nu
mai puţin de 0.5 m pînă la acvifer). Este necesar de ţinut cont, că apa freatică este mineralizată şi în
cazul deschiderii acviferului calitatea apei în lac va suferi transformări hidrochimice. În acelaşi
context, în cazul deschiderii acviferului o parte considerabilă de apă din lac va fi partea componentă
a curentului de apă freatică în lunca rîului şi va fi infiltrată constant.
IV. Partea superioara a zonei de aeraţie este sărată (cap.3). Grosimea stratului cu săruri în
cantităţi maxime constitue cca 0.2 m. În procesul de construcţie a lacului se recomandă înlăturarea
acestui strart de săruri şi depozitarea în afara teritoriului lacului.
V. Resursele acvatice reale şi medii multianuale în bazinul hidrografic al râului Cogâlnic
până la barajul lacului de acumulare (preconizat spre proiectare) constituie 20,2 mln. m3/an, având
un bazin hidrografic de 611 кm2.
VI. Resursele acvatice protejate din bazinul hidrografic al râului, numeric sunt egale cu
debitul anual cu precipitaţii puţine, constituind 8,7 mln. m3 şi nu pot fi utilizate.
VII. Resursele acvatice disponibile sunt estimate ca diferenţa dintre resursele acvatice reale
şi cele protejate, constituind 11,5 mln. m3;
VIII. Resursele acvatice garantate, ce ar asigura un nivel neîntrerupt pentru (75 % - grad de
asigurare) de utilizare a apei şi constituie 12,1 mln. m3.
În rezultatul complexului de elaborări a gospodăririi apelor, au fost obţinuţi parametri
cantitativi ai bazinului de acumulare reconstruit, inclusiv caracteristicile de nivel, volum şi de
teritoriu, care sunt prezentate în tab.4.23.
Tabelul 4.23 Parametrii de bază a lacului de acumulare
Cotele nivelelor de apă, m (SB) Suprafaţa
oglinzii, mii. m2
Volumele de apă, mln. m3
Nivelul
normal
de
retenţie
i,
NNR
nivelul
volumulu
i
mort,
NVM
Niveluri
forţate
NF,1,0 %
asigurare
Nivelul
normal
de
retenţie
nivelul
forţat
Nivelul
normal
de
retenţie
UtilMort forţat,1,0 %
asigurare
1 2 3 4 5 6 7 8 9
82.44 81.22 83,94 1476 1476 2,77 1.77 1,0 2,31
IX. Parametrii stabiliţi ai bazinului de acumulare asigură un volum de apă anual de 75%,
constituind 9,0 mln.m3, fără a depăşi volumul anual de resurse acvatice disponibile (11,5 mln. m3).
În anii cu precipitaţii mici, având o asigurare cu resurse acvative mai mare de 75% (în medie, o dată
în 25 ani), efectul pozitiv al bazinului poate fi mai mic decât cel garantat.
Valoarea propusă a utilizării pozitive a resurselor acvatice va fi garantată în condiţiile, când
pierderile din bazin nu vor depăşi normele stabilite de 1,90 mln. m3/an. În acelaş timp, datorită
încălzirii climei, pierderile la evaporare de pe suprafaţa apei în secolul curent pot să se majoreze cu
30-40 %.
X. Termenul de funcţionare calculat al bazinului de acumulare, fără o reparaţie capitală,
constituie 30 ani, iar luînd în considerare şi procesul de colmatare al bazinului acest termin atinge
valoarea de peste 100 de ani. Această condiţie va fi respectată dacă procesele de eroziune acvatică
a solurilor din bazinul hidrografic al râului Cogâlnic nu se va amplifica din cauza factorilor
antropogeni.
Trecerea unei viituri pluviale extrem de puternice de pe râul Cogâlnic (frecvenţa de odată la
100 ani) poate fi efectuat prin bazinul de acumulare dat, cu condiţia construcţiei sistemului de
deversare constituit din două deschizături cu ecluze. Parametrii instalaţiilor de deversare se
recomandă a avea următoarele dimensiuni: lăţimea stavilei 3,0 m; debitul maxim de deversare va
constitui 50,0 m3/s; cota volumului forţat va constitui 83,94 m.abs.ВС. La o astfel de cotă volumul
total va constitui 5,08 mln. m3.
XI. Rezultatele calculelor hidrologice şi de folosire a apei prezentate în raport şi sumarizate în
tab. 4.23 sunt efectuate de la baza suprafeţei topografice existente în present (harta la scara 1 : 10
000), care caracterizeaza relieful natural al fundului lacului de acumulare.
Totodata, luînd in calcul: (a) amplasarea rocilor impermeabile (argilele verzi, fig.3.11) la o
adincime medie de 5.0 m de la suprafaţa terestră, (b) cazul adincirii lacului prin înlaturarea rocilor
pînă la argile se constată, că adincimea maximală a lacului de acumulare poate constitue
aproximativ cca 7.0 m (5.0 m pină la argile + 2.0 m de apa de la suprafaţa topografică). In accest
caz volumul total al lacului de acumulare poate depasi 10.0 mln m3 apa.
XII. În ansamblu, rezultatele studiilor de fezabilitate permit planificarea lacului de acumulare
în segmentul teritorial Cimişlia – Ecaterinovca cu parametrii şi datele argumentate în raportul dat.
Bibliografie
1. Achizitii publice, contract nr.60/12 de achizitionare a serviciilor. Cimislia, 2012.
2. Demersul primăriei or. Cimişlia nr. 438 din 11.06.2009 către AŞM. Сimişlia, 2009.
3.Determinarea caracteristicilor hidrologice principale de calcul. Normativ în construcţii CPD.01.04-2007, (МСП3.04-101-2005) Еdiţie oficială. Agenţia construcţii şi dezvoltarea teritoriului Republici Moldova. Chişinău, 2007.
4. Determinarea caracteristicilor hidrologice pentru condiţiile Republicii Moldova. Supliment la normativ. Manuscris. Chişinău, 2010.
5.Legea cu privire la zonele şi fişiile de protecţie a apelor rîurilor şi bazinelor de apă. Capitolul II, 1995. Monitorul Oficial Nr 43 din 03.08.1995.
6. Moraru C. and Anderson J. A Comparative Assessment of the Ground Water Quality of the Republic of Moldova and the Memphis, TN area of the United States of America.- Memphis, the University of Memphis, Chişinău – Memphis, 2005.
7. Moraru C. Zăcăminte hidrominerale ale Republicii Moldova. - Chişinău: Elena-V.I. SRL, 2011.
8. Povar Iu., Bocacev V., Munteani F., Plan urbanistic general al or. Cimişlia Vol. III Protecţia mediului. - Chişinău, 2010.
9. Spătari G., Moraru C. Estimarea mineralizării apei utilizînd parametrul electroconductibilitatea – Bul. Institutului de Geologie şi Seismologie, nr.1. Chişinău: Elena-V.I. SRL, 2012.
10. Zvezdenco A., Moraru C. Particularităţile distribuţiei cantităţii totale de săruri în zona de aerare (caz studiat, centru al R. Moldova) - Bul. Institutului de Geologie şi Seismologie, nr.1. Chişinău: Elena-V.I. SRL, 2012.
11. Алексеев Г.А. Расчеты паводочного стока рек СССР. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1956.
12. Гидрогеология СССР, том 7, Молдавская ССР (под ред. Сидоренко А.В.). М.: Недра, 1966.
13. Государственный водный кадастр Республики Молдова. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод. Выпуск 3. Кишинев: Архив Гидрометеорологической Службы Молдовы, (2000 -2005 годы).
14. Государственный водный кадастр Республики Молдова. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод. Выпуск 2. Кишинев: Архив Гидрометеорологической Службы Молдовы, (1995 - 2000 годы).
15. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод. Том IX. Молдавская ССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1986.
16. Лалыкин Н.В., Мельничук О.Н., Посошин Л.И. Определение суммарной наличной емкости искусственных водоемов Молдавии. Труды КСХИ, межвузовский сборник. Кишинев, 1979.
17. Лобода Н.С. Расчеты и обобщения характеристик годового стока рек Украины в условиях антропогенного влияния. Одесса: Экология, 2005.
18. Мельничук О.Н. Паводки и наводнения на реках Молдовы. Кишинев: Primex – Com, 2012.
20. Мельничук О.Н., Лалыкин Н.В., Филиппенков А. И. Искусственные водоемы Молдовы. Кишинев: Штиинца, 1992.
21. Мельничук О.Н.. Лалыкин Н.В Исследование коэффициента стока применительно к определению потерь на испарение с водной поверхности водохранилищ и прудов Молдавии. Труды КСХИ. Кишинев, 1981.
22. Мельничук О.Н., Попова С.Л. Методические указания к лабораторно-практическим и контрольным работам для студентов очного и заочного обучения по специальности «гидромелиорация». Кишинев, 1981.
23. Морару К.Е. Геохимическая характеристика грунтовых вод Молдавского артезианского склона – Buletinul Institutului de Geofizică şi Geologie al Academiei de Ştiinte a Moldovei, 1. Chişinău: Elena-V.I. SRL, 2006.
24. Морару К. Е. Гидрогеохимия межпластовых подземных вод Молдавского артезианского склона – Buletinul Institutului de geologie si seismologie al Academiei de Stiinte a Moldovei, 2. Chişinău: Elena-V.I. SRL, 2007.
25. Морару К.Е. Гидрогеохимия подземных вод зоны активного водообмена крайнего юго-запада Восточно-Европейской платформы. Кишинэу: Elena-V.I. SRL, 2009.
26. Морару К.Е., Зинченко О.Д. Подземные воды г. Кишинэу. Кишинэу: Elena -V.I. SRL, 2005.
27. Основные гидрологические характеристики (за весь период наблюдений) том 6, вып. 1, Западная Украина и Молдавия. Л.: Гидрометеоиздат, (1965, 1970, 1975, 1980).
34. Рождественский А.В., Чеботарев А.И Статистические методы в гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1974.
35. Романова О. Н., Отчет по детальным исследованиям подземных вод на участках проектируемого строительства водозабора в п.г.т. Чимишлия МССР, Том I (текст, текстовые приложения). Кишинев: Архив AGEOM 1967 г.
36. Фролов Н.М. Подземные воды западной части Причерноморского артезианского бассейна. – Труды Лаб. Гидрогеологических проблем им. Ф.П. Саваренского, т. XXXVIII. М.: Изд. АН СССР, 1961.