Baraj

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Dam (dezambiguizare) .
Barajul Gordon din Tasmania , Australia

Un baraj este o barieră artificială permanentă, fixă ​​sau mobilă, proiectată pentru a regla scurgerea unui curs de apă natural , pentru a crea un rezervor sau pentru a proteja o porțiune de coastă sau un port . În Italia, când un baraj produce un rezervor mai mare de un milion de metri cubi sau are o înălțime mai mare de 15 m, acesta este numit „marele baraj”, iar controlul său revine direct statului. Când depășește 10 m înălțime sau o sută de mii de metri cubi, se pare că se află sub controlul regiunilor. Pentru dimensiuni mai mici, controlul său revine managerului, care poate fi și privat. De obicei, ultimul tip de baraj se numește „traversare”.

În funcție de materialele utilizate pentru construcție, barajul fix poate fi din beton (sau zidărie ), pământ, piatră sau material mixt. Barierele de beton pot fi de tip gravitațional (de asemenea ușurate ), arc sau mixte (arc gravitațional, bolți multiple etc.). Este o lucrare importantă în faza de proiectare și construcție în domeniul ingineriei civile . Barajele mobile și traversele, în general, sunt realizate, de obicei, din tâmplărie metalică cu manipulare a uleiului hidraulic, dar există și lemn ( uși vinciane ), cauciuc cu mișcare pneumatică sau hidraulică de apă ( cauciuc ), hibrizi din cauciuc și metal cu același tip de manipulare ca barajul din cauciuc de sus .

Cerințe geologice

Alegerea tipului de baraj depinde de forma și geologia defileului râului și de materialele de construcție disponibile în apropiere. Un baraj cu arc poate fi adecvat pentru o vale îngustă și înaltă, cu caracteristici excelente ale rocilor aflate în afară pe versanți, în timp ce pentru o vale mai largă sau cu roci fracturate, un baraj gravitațional din beton, care necesită fundație stâncoasă a solului cu caracteristici mecanice discrete.

Baraj cu arc gravitațional folosit pentru a produce electricitate - Barajul Hoover

Atunci când, pe de altă parte, straturile de materiale libere ( argile , nisipuri , pietrișuri ) de grosime mare se întâlnesc în albia râului, alegerea este obligatorie pentru baraje deformabile precum baraje de pământ, baraje de roci cu strat impermeabil în beton sau în bitum sau soluții intermediare între cele două.

Studierea geologiei și geotehnicii fundațiilor este cea mai importantă și complexă lucrare în proiectarea barajelor.

Studiul geologiei și geotehnicii fundațiilor este cea mai importantă și complexă activitate în proiectarea unui baraj; studiul de fezabilitate geologic al unui baraj trebuie să ia în considerare caracteristicile portante ale solurilor, precum și permeabilitatea acestora, un factor fundamental în raport cu capacitatea barajului de a conține apă. Deoarece nu este întotdeauna posibilă construirea barajului în zone complet înconjurate de soluri impermeabile sau roci, la suprafață sau în profunzime, sunt necesare considerații cu privire la relația dintre litologia sitului și capacitatea acestuia de a conține apă; de exemplu, prezența straturilor permeabile sau a fisurilor este nefavorabilă, deoarece determină pierderea apei în ghiveci.

Tipuri de baraje

În Italia , clasificarea diferitelor tipuri de baraje este stabilită de standardele tehnice în vigoare, emise cu decretul ministerial din 24 martie 1982 („Standarde tehnice pentru proiectarea și construcția barajelor”). [1] Conform decretului menționat mai sus, [2] „diguri” (adică baraje) sunt clasificate în următoarele tipuri:

A) Baraje de perete
a) după gravitație;
1) obișnuit;
2) cu pinteni, cu compartimente interne;
b) la un moment dat;
1) arcuit;
2) gravitația arcului;
3) cupolat;
c) bolți sau branțuri, susținute de contraforturi.
B) Baraje de materiale libere
a) pământ omogen;
b) de pământ și / sau pietre, zonate, cu un miez de pământ pentru sigilare;
c) din pământ sau pietre permeabile, cu manta sau sigiliu diafragmatic din materiale artificiale.
C) Diverse tipuri de baraje
D) Treceri fluviale.

În secțiunile următoare, ne concentrăm pe principalele tipuri.

Baraje de perete gravitațional

Barajul „Gravity”

Barajele de perete gravitațional sunt structuri masive de beton, în general de geometrie simplă. Axa este dreaptă sau ușor arcuită, iar secțiunea standard are formă triunghiulară. Suprafața expusă apei, numită față în amonte, este verticală sau sub-verticală, în timp ce fața din aval are o pantă în general între 0,7: 1 și 0,8: 1 aproximativ.

Forțe care acționează asupra unui baraj gravitațional

Acest tip de baraj rezistă presiunii apei datorită greutății sale și fricțiunii / coeziunii dintre baraj și roca de fundare. Principalele forțe care acționează asupra structurii sunt indicate în figura din lateral. În special, I reprezintă forța de greutate, II forța datorată sub presiuni, III este forța hidrostatică orizontală pe partea din amonte, IV este componenta hidrostatică pe partea din aval, V este forța cauzată de materialul sedimentat în timp ce VI este forța orizontală exercitată de gheață. La aceste forțe statice se adaugă acele dinamici datorate de exemplu cauzelor seismice. VII reprezintă o altă forță hidrostatică, VIII și IX sunt, respectiv, componenta verticală și orizontală. În cele din urmă, R este rezultatul tuturor forțelor.

Fiind o structură masivă și rigidă, spre deosebire de barajele din materiale libere, de exemplu, necesită roci rezistente și nu foarte deformabile în fundație. Barajele gravitaționale sunt în general deosebit de sigure în cazul unor evenimente naturale extraordinare, cum ar fi inundații extreme sau cutremure. Un exemplu al acestui tip de baraj este un baraj elvețian, numit Grande Dixence, înalt de 285 m (este al treilea baraj cel mai înalt din lume) și cu o dezvoltare de 695 m la coroană, construit cu un volum de 6 milioane de metri cubi de beton. Cel mai mare baraj construit este Barajul Trei Chei , din provincia Hubei , China , care are o dezvoltare de încoronare de 2,4 km față de o înălțime de 185 m. Barajul gravitațional al Maigrauge , din Elveția , inaugurat în 1872 a fost primul baraj european construit în beton. [3]

În ultimii 20 de ani, barajele gravitaționale au suferit o dezvoltare deosebită datorită invenției betonului laminat compact (RCC), o tehnologie care permite reducerea costurilor și a timpilor de construcție a acestor baraje. Această tehnologie a fost concepută și de italieni pentru barajul Alpe Gera în anii șaizeci și a fost reluată 20 de ani mai târziu în Statele Unite. De asemenea, unul dintre cele mai mari baraje din lume în prezent în construcție de acest tip, Gibe III din Etiopia, înalt de 240 m, este proiectat și construit de italieni.

Baraje de perete contrafort

Barajul contrafortului

Barajele de perete contrafort, cunoscute și sub numele de baraje de gravitație ușurate, sunt în esență o variantă a barajelor de gravitație. Pe scurt, prin înclinarea feței din amonte și lăsarea cavităților în corpul barajului, greutatea apei este exploatată pentru stabilitatea fluxului în locul greutății betonului.

Câteva sute de baraje de acest tip au fost construite în lume până în anii șaptezeci și optzeci, dar astăzi sunt rare din cauza creșterii costului forței de muncă care nu mai este compensată de reducerea volumelor de beton (în comparație cu barajul gravitațional). În general, se poate spune că complexitatea mai mare a construcției și creșterea ușoară a riscului datorită concentrației de împingeri în fundație fac astăzi acest tip de baraj de multe ori mai puțin convenabil decât alte tipuri. Barajul Itaipú , inaugurat în 1984, este sprijinit.

Baraje de perete boltite

Baraj cu arc dublu curbat

Barajele de perete boltite au o structură deosebit de ușoară datorită caracteristicilor de rezistență ale arcurilor, care permit descărcarea încărcăturii rezervorului către constrângerile laterale (și, prin urmare, spre munte). Barajele boltite pot fi simple sau duble curbate. În primul caz, acestea sunt numite baraje "arc" și funcționează ca o serie de arcuri orizontale suprapuse (tipice pentru văile "în formă de U"); în al doilea, ele sunt numite „cupolate” și sunt caracterizate atât de o curbură orizontală, cât și verticală (tipică pentru văile cu o „formă de V”).

Structura primește presiunea apei din rezervor (și alte acțiuni secundare) și deversarea pe malurile văii, numite „umeri”, pe măsură ce arcul sau cupola descarcă greutatea lor și acțiunile agenților atmosferici pe fundații . Barajele boltite sunt realizate din beton, în general neîntărit cu lucrările auxiliare (drenuri de suprafață și fund, lucrări de admisie etc.) amplasate în general în corpul structurii. „Factorul de zveltură” al unora dintre aceste baraje este mult mai mare decât cel al cojii de ou.

După război, italienii au construit o serie de baraje boltite deosebit de îndrăznețe (adică extrem de subțiri), precum barajul Osiglietta , inventând soluții inovatoare precum „ pulvino ” (o structură specială de legătură și fundație). Recent, în China au fost construite mai multe diguri boltite mari (de exemplu Ertan cu o înălțime de 240 m și o lățime de bază de numai 55 m față de cei 220 m care ar fi avut un baraj cu greutate echivalent și barajul Xiaowan care cu cei 292 m este al doilea baraj cel mai înalt din lume).

Tehnologia recentă de așezare a betonului denumită „RCC” a restabilit competitivitatea economică a acestei soluții penalizată de costurile tot mai mari ale forței de muncă. Un celebru din păcate dublu curbat baraj arc este cel al Vajont , 261.60 de metri de mare și 22.11 late la baza. Pentru a realiza rezistența acestui tip de baraj este suficient să ne gândim că barajul Vajont a rămas practic intact după tragica alunecare de pe Muntele Toc . Se estimează că stresul maxim a fost de aproximativ 10 ori maximul așteptat în proiect și încă susține presiunea a aproximativ 200 de metri de pământ și stâncă care fac parte din alunecarea de teren în sine.

Baraje cu zid gravitațional

Barajele peretelui gravitațional rezistă la presiunea apei atât datorită curbei longitudinale, cât și a greutății secțiunii transversale.

Baraje în materiale libere

Barajul Mica din Canada este un baraj din material liber.

Barajele libere sunt baraje formate din pământ, pietre sau alte materiale care nu au legătură între ele pentru a forma o barieră gravitațională împotriva bazinului de apă. Regulamentul barajelor italiene impune condiții speciale pentru construirea barajelor de pământ, în primul rând nu permite revărsarea prin lucrarea în sine. Barajul trebuie să aibă un canal de scurgere de fund , care să permită eliminarea debitului maxim maxim calculat având în vedere francul de siguranță. Acesta din urmă trebuie să fie cu 1,5 metri mai înalt decât înălțimea prezumibilă jumătate de undă maximă completă. Înălțimile care pot fi atinse în punctul de încoronare de la bază pot ajunge cu ușurință la 150 de metri, atâta timp cât sunt luate în considerare toate condițiile de mediu particulare și mai presus de toate problemele posibile legate de construirea unei bariere mari. Barajele de rocă se mai numesc „baraje de stâncă”. [4]

Barajele din materiale libere sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă ca separare a polderelor de mare . Polderele sunt porțiuni de mare uscate artificial prin sisteme de drenare a apei și închise de baraje concepute pentru a preveni revenirea apei.

Baraje mobile

Barajele mobile au o înălțime limitată (de obicei mai mică de 10 m), sunt în general construite în aval de râuri, de preferință într-un loc cu o pantă ușoară; sunt concepute în general pentru amenajarea estuarelor și deltelor râurilor, precum și pentru reglarea căilor navigabile, controlul rezervoarelor de expansiune și construcția de rezervoare pentru irigații, scopuri hidroelectrice, peisaj sau reamenajare recreativă (pescuit sportiv, canotaj, scăldat, ...).

În funcție de tipul de construcție, barajele mobile pot fi:

  • anulare (sau retractabilă): dispuse pe fundul râului pentru a permite eliminarea totală a debitelor în tranzit. Pot fi de înălțime fixă ​​sau variabilă, debordate sau nu. Porțile paletelor și barajele de cauciuc ecranate pot fi, de asemenea, poziționate la înălțimi intermediare, cu un dig variabil, pentru a gestiona debitele în tranzit. Barajele cu cauciuc, cum ar fi cauciucul, nu pot regla nivelul din amonte și, prin urmare, aparțin tipului de baraje mobile cu înălțime fixă.
  • leagăn cu ax vertical: la fel ca barajele olandeze moderne din Maeslantkering sau încuietoarea portului canalului Cesenatico pentru a preveni revărsarea mareelor.
  • articulat cu axă orizontală: cu posibilitatea de aerisire în sus când debitul devine critic, ceea ce evită constituirea unui obstacol în calea eliminării apei în timp de inundație.
  • Partea fixă ​​corespunde unei platforme.
  • O poartă sectorială mare, care în poziție determină o frunză care se sprijină pe platformă, în timp ce se află în poziția complet ridicată, lasă eliminarea complet liberă.
  • O poartă cu ventilatoare, care permite reglarea eliminării digurilor și a nivelului apei în amonte de baraj.

Drenajul apei poate apărea sub canelură atunci când poarta sectorului inferior este ridicată (și acest lucru permite, de asemenea, curățarea suprafeței platformei), sau cu partea superioară în dig, atunci când poarta superioară a ventilatorului este coborâtă.

  • Poarta gravitațională, teoretic foarte simplă în funcțiune, poarta gravitațională implică doar câteva elemente mecanice. Este o poartă , care este o „cameră de aer” articulată în jurul unei balamale fixate pe o bază de beton.
    • În poziția de repaus, "camera" este umplută cu apă, iar poarta se sprijină pe fund, sub propria greutate.
    • În poziția activă, aerul comprimat expulzează apa și permite creșterea porții prin flotabilitate. Înălțimea depinde de cantitatea de aer.
    • Această metodă este aplicată în proiectul MOSE care trebuie să protejeze Laguna Veneției de apele înalte.
  • Barajele din cauciuc sunt realizate folosind țesături mari cauciucate și au particularitatea de a readuce complet secțiunea de curgere la râu în caz de nevoie, putând dispărea la fundul albiei. Există mai multe tipuri: velă, cu acțiune dublă, plutitoare și altele. Astăzi avem tendința de a folosi în principal două tipuri: cauciuc și hard top . Ambele sunt realizate cu camere mari de aer acoperite cu cauciuc, care pot fi umflate cu aer sau apă. În primul caz, camera de aer însăși se opune trecerii apei; în al doilea caz, camera de aer ridică un scut metalic etanș. Acest tip de baraj este considerat sigur deoarece are particularitatea de a se prăbuși automat (chiar pasiv) atunci când se atinge un anumit nivel de apă, permițând inundațiilor să curgă liber în tranzit.
    Barajul Hard Top al Castello d'Annone.jpg
    [ aceste paragrafe au fost inserate într-un mod non contextualizat ]

Descărcări

Un bazin artificial format dintr-un baraj necesită una sau mai multe lucrări de drenaj care permit, în funcție de caz, să:

  • în cazul unei inundații, mențineți nivelul barajului sub pragul de siguranță considerat;
  • transporta o parte din apa conținută în rezervor la destinația pentru care a fost construită (de exemplu, către un apeduct sau un canal de irigație );
  • permite golirea parțială sau totală a bazinului pentru a efectua întreținerea acestuia și / sau a pardoselii în amonte de baraj.

Descărcările unui baraj pot fi de suprafață sau de fund, în funcție de dacă descărcarea funcționează pe suprafața bazinului sau la o adâncime mai mult sau mai puțin mare. Suprafața respectivă este constituită din scurgeri de diferite tipuri, în timp ce cele de jos sunt în general sub galerii de presiune a căror intrare este reglată de o poartă . [5]

Dimensionare

Calculul forței hidraulice pe perete

Următoarea formulă este de derivare simplă, pornind de la legea lui Stevino și exprimă forța exercitată de o masă de lichid pe un perete vertical care conține și, prin urmare, se pretează la calculul componentei orizontale a forței exercitate de apă pe un baraj:

unde este:

  • este greutatea specifică a apei, de obicei egală cu 9,81 k N / m 3 ;
  • este adâncimea bazinului;
  • este suprafața verticală împotriva căreia lichidul își exercită împingerea.

Pentru echilibrul sistemului baraj-lac și, prin urmare, pentru stabilitatea barajului, fața acestuia din urmă trebuie să poată exercita o împingere opusă și cel puțin egală cu cea a masei de apă cu o anumită marjă de siguranță.

Cele mai înalte baraje din lume

Demolări

Demolările la sfârșitul ciclului de viață ale artefactelor, în funcție de tip, prezintă diverse critici tehnice și de proiectare, în special în legătură cu schimbările care au avut loc în utilizările zonelor inundate din aval [6] [7] .

Galerie de imagini

Notă

  1. ^ Tipuri de construcții de baraje , pe Ministerul Infrastructurii și Transporturilor . Adus la 22 mai 2018 (Arhivat din original la 21 aprilie 2018) .
  2. ^ Decretul Ministerului Lucrărilor Publice din 24 martie 1982 - „Reglementări tehnice pentru proiectarea și construcția barajelor de baraj” ( PDF ), privind Ministerul Infrastructurii și Transporturilor . Adus la 22 mai 2018 (Arhivat din original la 23 mai 2018) .
  3. ^ Comitetul Național Elvețian pentru Baraj, Bariere
  4. ^ Dam , în enciclopedia italiană , Institutul enciclopediei italiene. Adus la 22 mai 2018 .
  5. ^ Descărcările barajului , Elvis Del Tedesco, text on-line pe www.progettodighe.it (consultat în iunie 2010)
  6. ^ Renzo Rosso, Bombe de apă: Inundații ale Italiei de la unitate la mileniul al treilea , 2017, Marsilio Editore, ISBN 978-88-317-2683-2
  7. ^ vezi și eliminarea barajului în wiki engleză

Bibliografie

  • DM LL. PP. 24 martie 1982, privind „Standardele tehnice pentru proiectarea și construcția barajelor de baraj”
  • Renzo Rosso, Bombe de apă: inundații ale Italiei de la unitate la mileniul al treilea , 2017, Marsilio Editore, ISBN 978-88-317-2683-2

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

  • ( EN ) Diga , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc. Editați pe Wikidata
  • Centru italian pentru restaurarea râurilor cirf.org
  • Comitetul italian pentru baraje mari itcold.it
Controlul autorității Tesauro BNCF 9752 · LCCN (EN) sh85035582 · GND (DE) 4058956-0 · BNF (FR) cb119470351 (dată) · BNE (ES) XX526478 (dată) · NDL (EN, JA) 00.561.245
Inginerie Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de inginerie