Dig
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Un dig este o construcţie din pământ, situată în general paralel cu malul unui curs de apă, al unui lac sau al mării, având drept scop pătrunderea apei pe terenurile situate în spatele digului. Pentru apărarea acestor terenuri împotriva pătrunderii apei şi pentru a împiedica alte efecte nedorite, pe lângă digul propriu zis, mai trebuie realizate diferite alte lucrări precum stăvilare, canale de desecare, staţii de pompare etc. Sistemele care cuprind totalitatea acestor lucrări se numesc îndiguiri.
Cuprins |
[modifică] Tipuri de diguri
După cum sunt supuse la acţiunea apei, digurile pot fi împărţite în:
- Diguri permanente, care sunt supuse acţiunii apei în cea mai mare parte a duratei de funcţionare. Cazul tipic al unor asemenea digurilor sunt digurile longitudinale care prelungesc barajele transversale pe albia râurilor. Asemenea diguri au caracterul unor baraje de pământ, singura deosebire fiind că ele sunt paralele cu cursul de apă. Scopul lor este de obicei să limiteze zona inundată prin realizarea unui lac de acumulare.
- Diguri semipermanente, care sunt supuse periodic acţiunii apei. Cazul tipic al unor asemenea diguri este cel al digurilor pentru apărarea zonelor litorale în mările cu maree. Aceste diguri sunt supuse la acţiunea apei în perioadele de maree înaltă, când împiedică pătrunderea apei pe terenurile învecinate. În perioada de reflux, la mareea joasă digurile pot să nu mai fie de loc supuse la acţiunea apei.
- Diguri nepermanente, care sunt supuse numai ocazional acţiunii apei. Cazul tipic al unor asemenea diguri este cel al digurilor de combatere a inundaţiilor, care sunt supuse acţiunii apei numai în perioadele de viitură.
Tipul digurilor determină condiţiile cărora digurile trebuie să la poată face faţă şi implicit, caracteristicile lor costructive.
[modifică] Elemente constructive ale digurilor
[modifică] Corpul digului
[modifică] Executarea corpului digului
Corpul digurilor este în general realizat din pământ, care de cele mai multe ori se ia din gropi de împrumut situate în apropierea amplasamentului digului, pentru a evita transportul materialului de distanţe mari, ceea ce ar scumpi costul lucrării. Materialul din care este executat digul trebuie totuşi să respecte anumite condiţii tehnice.
În primul rând, în corpul unui dig nu trebuie incorporat material de natură vegetală. Solul vegetal favorizează dezvoltarea diferitor animale, cum sunt cârtiţele, care sapă canale în corpul digurilor. Aceste canale periclitează siguranţa digurilor deoarece ele pot constitui căi prin care apa pătrunde în interior; în timp, apa poate lărgi progresiv aceste canale antrenând materialul solid din jurul cavităţilor, putând chiar produce ruperea digului.
Chiar dacă condiţia de a utiliza materiale locale limitează opţiunile de care dispune executantul, materialul din care se execută digurile trebuie să fie ales astfel încât să îndeplinească anumite condiţii tehnice. Este de dorit ca amestecul pus în operă să nu conţină pietriş sau particule prea mari, nici particule extrem de fine, care ar putea fi antrenate de apa care se infiltrează prin dig, astfel încât să se formeze goluri. În general, materialul trebuie să respecte o anumită granulometrie, cu anumite proporţii pentru particulele de diferite diametre.
În momentul punerii în operă a pământului, acesta este în general înfoiat, între particulele de pământ existând goluri cu aer. De aceea corpul digului trebuie în general compactat, pentru ca materialul granular să se aşeze în mod corect, şi particulele mai fine să umple golul dintre particulele mai mari, scopul compactării fiind cel de a reduce la minimum golurile dintre particule. Pentru o bună compactare, pământul trebuie pus în operă în straturi de o anumită grosime, care trebuie compactate înainte de executarea stratului următor. În trecut compactarea se făcea cu maiuri acţionate manual, care aveau o eficienţă limitată. În prezent, compactarea se face cu utilaje, numite cilindri compactori în care efectul de compactare este realizat prin greutatea utilajului şi uneori şi prin vibrare. Aceste utilaje sunt concepute astfel încât să asigure o presiune uniformă pe întreaga suprafaţă pe care acţionează, astfel încât să nu rămână porţiuni mai puţin compactate. Grosimea straturilor de pământ trebuie aleasă astfel încât efectul de compactare să fie resimţit pe întreaga grosimie. Ea trebuie astfel adaptată la tipul de utilaje întrebuinţat. Uneori, pentru a asigura un efect suplimentar de compactare, transportul materialului pus în operă se face peste corpul digului în curs de execuţie, greutatea camioanelor contribuind la compactare.
[modifică] Tasarea digurilor
Chiar dacă digurile au fost bine compactate în timpul execuţiei, există un efect de tasare în timp al pământului din corpu digului, determinat în general de o compactare suplimentară care are loc în timp. În proiectarea digurilor se ţine seama în general de această tasare şi, de regulă, digurile se construiesc mai înalte, astfel încât, după această tasare în timp, să nu scadă sub nivelul necesar pentru a-şi îndeplini funcţiunea. Totuşi, din cauza neomogeneităţii materialului cât şi din alte motive, tasarea nu este uniformă şi se va ajunge ca, după un anumit timp de la execuţia digurilor, coronamentul acestora să nu mai fie pe toată lungimea la cota necesară. O operaţie strict necesară a întreţinerii lucrărilor de îndiguie o reprezintă verificarea periodică a coronamentului digurilor şi reprofilarea lor în zonele în care se constată tasări mai mari decât cele anticipate. Cu toate acestea, cazurile în care această cerinţă este respectată sunt rare, şi o cauză curentă a ruperii digurilor este deversarea lor în zonele în care tasarea a determinat coborîrea coronamentului la o cotă prea joasă.
[modifică] Coronamentul digurilor
Digurile pot fi utilizare şi ca ramblee ale unor căi de comunicaţie, în special al unor drumuri. O asemenea utilizare a digurilor impune anumite restricţii, ca de evitarea unor curbe prea bruşte. Aceste condiţii sunt în general uşor de respectat, deoarece curbele accentuate trebuie evitate şi din motive hidraulice. În zone aglomerate, amplasarea unor drumuri pe diguri poate fi avantajoasă deoarece evită achiziţionarea altor terenuri pentru drumuri. Executarea unui drum pe coronament impune executarea unei părţi carosabile care serveşte şi la protejarea coronamentului digurilor, în special a valurilor care uneori pot ajunge să deferleze peste coronament.
Dacă nu se execută un drum public pe coronament, circulaţia pe coronament trebuie însă evitată, fiind recomandabil să se instaleze bariere cu dispozitive de încuiere în locurile în care digurile sunt traversate de drumuri publice, pentru a împiedeca accesul persoanelor neautorizate. Chiar digurile necarosabile trebuie să aibă pe coronament un strat de macadam care să permită circulaţia vehiculelor de supraveghere şi de întreţinere, al căror acces ar putea să nu fie posibil pe un simplu dig de pământ, în special în condiţii de ploaie. Totuşi acest strat nu este suficient pentru o circulaţie mai intensă. În determinarea condiţiilor funcţionale trebuie însă avut în vedere că în perioade de pericol, poate fi necesară prezenţa simultană a mai multor utilaje. De asemenea, lucrările de intervenţie pot impune executarea unor lucrări temporare de supraînălţare sau de consolidare cu saci de nisip şi lăţimea coronamentului trebuie să permită în acelaşi timp şi circulaţia vehiculelor.
Lăţimea minimă a coronamentului digului este de 3.00 m pentru circulaţia pe un singur fir. La anumite distanţe trebuie executate platforme de încrucişare a vehiculelor care circulă pe coronament. Dacă drumurile publice care trec peste dig se află la distanţe mari, trebuie executate rampe de acces a vehiculelor de întreţinere pe coronamentul digurilor. Aceste rampe trebuie să ţină seama de amenajările din incinta îndiguită astfel încât să se poată ajunge la rampe în orice moment. De asemenea, multe din lucrările de intervenţie necesită punerea în operă a unor cantităţi de pământ care în mod preferabil ar trebui să existe în apropierea rampelor de acces. Toate aceste aspecte trebuie analizate încă din perioada conceperii digurilor, astfel încât măsurile de intervenţie să fie stabilite. În situaţii de urgenţă este rareori timp pentru investigaţii suplimentare.
Un factor de care trebuie ţinut seama este şi durata de solicitare a digurilor, condiţiile de acces trebuind să fie mai bune dacă durata de solicitare a digului este mai mare. Pentru digurile care sunt destinate numai pentru protecţia unor viituri torenţiale, care ţin câteva ore, viiturile
La nivelul coronamentului, solicitările statice şi precum şi cele dinamice ale apei sunt secundare şi în general nu duc la relaţii de dimensionare a lăţimii coronamentului.
[modifică] Taluzurile digurilor
Taluzul din spre apă al digului este cel care este supus la solicitările cele mai mari şi de aceea trebuie consolidat. În determinarea acestor consolidări trebuie avute în vedere:
- curenţii longitudinali care au tendinţa de a antrena materialul de pe taluzul digului;
- acţiunea valurilor, în general transversale pe dig, care de asemenea au tendinţa de a antena materialul de pe taluz;
- forţele hidrodinamice ale apei din corpul digului care se scurge prin paramentul amonte în cazul unei scăderi relativ bruşte a nivelului apei.
- acţiunea de şiroire a apei (în general provenite din ploi) pe taluzul digului când acesta nu este acoperit de ape.
În determinarea modului de protecţie, un element important îl constituie durata pe care taluzul se află sub apă. În cazul în care vitezele longitudinale nu sunt excesive şi nici nu sunt condiţii pentru formarea unor valuri foarte înalte, este posibilă realizarea unor protecţii prin înierbare. Sistemul radicular al plantelor formează o reţea deasă care leagă particulele de pământ, împiedicându-le de a fi antrenate de curenţii de apă. Pentru a obţine un asemenea efect este necesară utilizarea unui amestec de ierburi perene corespunzătoare. Reţetele variază după zonele climatice în care se află digurile şi a momentelor în care este probabilă apariţia unor viituri. Astfel, tipurile de ierburi diferă în general dacă digurile sunt situate în zone de îngheţ, la care ierburile trebuie să reziste sau în zone calde, în care nu apar asemenea probleme.
Durata viiturilor, în timpul cărora înierbarea de protecţie este înnecată este de asemenea importantă pentru alegerea reţetei de înierbare. Majoritatea ierburilor nu suportă decât un timp limitat de submerjare. Pentru unele diguri al căror parament este submerjat timp relativ îndelungat, cum este cazul pentru digurile lacurilor de acumulare sau digurile în zonele musonice unde digul poate fi sub apă pentru cea mai mare parte a anotimpului umed, apărările prin înierbare nu sunt indicate.
De asemenea, înierbarea trebuie să reziste la calitatea apei. De exemplu, la îndiguirile marine trebuie ales un amestec de ierburi care suportă un grad mai înalt de salinitate decât la îndiguirile de ape interioare. Totuşi şi pentru apele interioare pot apare anumite condiţii de calitate a apelor.
În general este recomandabil să nu se planteze arbori pe taluzurile digurilor. Dacă, conform normelor, digul este executat din material fără pământ vegetal, condiţiile de dezvoltare a rădăcinilor arborilor sunt diferite de cele normale. În lipsa unor substanţe nutritive, rădăcinile vor avea tendinţa de a nu se dezvolta în adâncime şi astfel arborii nu vor fi foarte bine ancoraţi în pământ şi deci mai uşor de zmuls în cazul unor curenţi de apă puternici. Odată zmuls, în locul rădăcinii arborilor rămâne un gol, în care materialul din corpul digului nu este protejat şi de unde materialul de corpul digului poate fi uşor antrenat. Golurile au tendinţa de a se mări şi pot duce la o cedare a digurilor. În plus, există puţine specii de arbori care pot fi înnecaţi pe durate de timp îndelungat şi în general, majoritatea speciilor de arbori din zonele umede au o viaţă limitată. Scoaterea rădăcinilor arborilor morţi şi consolidarea zonelor respective este o operaţie delicată care trebuie evitată. Cu toate acestea, există cazuri de îndiguiri pe care plantaţiile de arbori au rezistat, fără probleme mari. În general însă zonele în care plantaţiile de arbori s-au dovedit acceptabile sunt cele în care viiturile sunt de relativ scurtă durată, vitezele de scurgere în lungul digului sunt relativ reduse iar pantele taluzului nu sunt abrupte.
În situaţiile în care creşterea unor ierburi este posibilă pe taluzuri, dar curenţii de apă sunt prea puternici pentru ca înierbarea să reziste, se utilizează uneori soluţii mixte cu elemente de beton cu goluri în care se plantează iarbă. Acest tip de protecţie este mai uzual pentru protecţia versanţilor, dar poate fi utilizat şi în cazul digurilor.
Dacă o înierbare nu este posibilă, taluzul amonte al digurilor trebuie protejat cu anrocamente, cu dale de beton sau cu blocuri de beton de diferite tipuri: tetrapozi, stabilopozi etc. Blocurile de beton de tip special sunt indicate în special în cazul îndiguirilor marine sau al lacurilor mari de acumulare, care pot fi supuse acţiunii unor valuri mari.
Indiferent de tipul de protecţie a taluzului, trebuie avut în vedere că taluzul dinspre apă constituie unul din elementele cele mai solicitate şi mai vulnerabile ale unui dig. De aceea, taluzurile trebuie inspectate frecvent şi eventualele deteriorări constatate trebuie imediat remediate.
[modifică] Fundaţia digurilor
În majoritatea cazurilor digurile sunt amplasate fie în albiile majore ale unor cursuri de apă, fie în zona de mal a unor mări sau lacuri. În toate aceste cazuri, terenurile pe care sunt amplasate digurile sunt, cu foarte rare excepţii, de natură sedimentară recentă şi prezintă condiţii de fundaţie relativ proaste. Totuşi, având în vedere lungimile mari ale digurilor, cazurile în care se pot lua măsuri de ameliorare a terenurilor de fundaţie sunt extrem de rare; de cele mai multe ori construcţia digurilor trebuie adaptată condiţiilor de fundaţie existente. În plus, de cele mai multe ori, terenul de fundaţie nu este omogen, ci este format de alternanţe de straturi de natură diferită, de exemplu alternanţe de straturi de argilă şi staturi de pietriş. Condiţiile de fundaţie trebuie respectate pentru fiecare din straturile terenului de fundaţie. Deoarece condiţiile variază şi în lungul digului, condiţiile de stabilitate trebuie, în principiu, verificate pentru fiecare secţiune transversală în parte. Condiţiile terenului de fundaţie nu pot fi cunoscute decât pe baza unor prospecţiuni geologice, în general a unor foraje. Aceste foraje pot fi făcute la anumite distanţe şi, chiar dacă dau o imagine generală a condiţiilor de fundare, există totdeauna un risc ca, în spaţiul dintre foraje să apară anomalii care nu au putut fi detectate.
Pentru terenul de fundaţie se pun trei condiţii:
- capacitatea terenurilor de a suporta greutatea digului;
- etanşeitatea terenurilor de fundaţie pentru a împiedeca infiltraţii excesive pe sub diguri;
- stabilitatea terenurilor la efectele apelor subterane de a antrena particulele de sub dig.
[modifică] Capacitatea portantă a fundaţiei
În general, terenul de fundaţie trebuie să fie capabil să suporte greutatea digului. În cazurile în care terenul de fundaţie este foarte mâlos, greutatea digului are ca efect împingerea laterală a terenului de fundaţie, digul având o tendinţă de a se scunfunda în acest mâl. De cele mai multe ori, în asemenea cazuri trebuie renunţat la execuţia digului.
Dacă este respectată condiţia capacităţii portante, straturile vegetale de suprafaţă trebuie îndepărtate. Pentru reducerea infiltraţiilor este preferabil ca digul să fie aşezat pe un strat de pământ argilos şi stratul permeabil de deasupra să fie îndepărtat. Dacă stratul de argilă este situat la adâncime mai mare, este recomandabil să se execute un ecran
De regulă, digurile sunt construite prin aşezarea de pământ de o supraţa plană curăţată în prealabil. Mai largi la bază ele se îngustează spre coronament pe care mai pot fi executate diguri temporare sau pot fi aşezaţi saci de nisip. Deoarece debitele de viiturp cresc dacă există diguri pe ambele maluri şi deoarece depozitele de aluviuni determină o ridicare a albiilor râului, o proiectare corectă şi luarea unor măsuri auxiliare este esenţială. Aliniamentul este adeseori retras faţă de mal pentru a permite o secţiune de scurgere mai largă iar incintele îndiguite sunt separate prin diguri de compartimentare astfel încât o eventuală rupere să nu afecteze suprafeţe prea mari.
[modifică] Etanşeitatea fundaţiei
Pentru a evita asemenea situaţii, există în principiu două soluţii:
- realizarea unor ecrane de etanşare verticale, care să întrerupă straturile permeabile şi să le
[modifică] Efectele de antrenare a particulelor de pământ din fundaţie
Dacă unele staturi ale terenului de fundaţie conţine particule foarte fine care pot fi antrenate de curenţii de infiltraţie pe sub dig, este posibil ca, în timp, să se creeze goluri pe sub dig. În cazuri extreme este posibil ca întreg materialul de sub dig să fie antrenat şi apa scursă prin acest gol să răbufnească în spatele digului. Acest fenomen se numeşte sufozie. În cazuri extreme este posibil să se producă tasări importante ale fundaţiei, terenul de deasupra, şi implicit, digul având tendinţa de a umple golurile respective. În cele din urmă, aceasta poate duce la ruperea digului, care nu mai are înălţimea necesară. Totuşi, chiar dacă nu se produc imediat asemenea tasări, materialul cu granulaţie mai mare suportând, cel puţin temporar, greutatea digului, debitele care intră în incintă sunt de obicei mult mai însemnate decât capacitatea sistemelor de evacuare a apei din incintă, şi astfel duc la inundarea incintei. Asemenea accidente sunt frecvente la îndiguirile din văile Crişurilor, atât în România, cât şi în Ungaria.
În cazul în care există pericole de sufozie, în timpul viiturilor este necesară urmărirea atentă a situaţiei din incintele îndiguite. În cazul în care se constată existenţa unor izvoare puternice pe sub dig, care preced ruperea propriu zisă, soluţia este de a se executa mici diguri care se înconjure punctele de izvorîre. Se creează astfel o contrapresiune, care are ca efect micşorarea debitului de infiltraţie şi deci a vitezei de scurgere a apei subterane. Aceste soluţii au numai un caracter de intervenţii temporare în timpul inundaţiilor, ulterior fiind necesare lucrări corective cu caracter permanent.
[modifică] Tasarea terenului de fundaţie
[modifică] Infiltraţiile prin diguri
[modifică] Curba de infiltraţie prin dig
Fiind executate din materiale care sunt permeabile, digurile nu asigură o etanşeitate perfectă. În situaţiile în care suprafaţa amonte a digului se află sub sarcină, nivelul apa infiltrate prin dig va avea o suprafaţă liberă care scade din spre faţa amonte spre faţa aval, cu atât mai mult cu cât materialul din corpul digului este mai puţin permeabil. Digurile trebuie astfel dimensionate, încât curba de infiltraţie să rămână în corpul digului şi să nu iasă la suprafaţă pe taluzul aval. Cu alte cuvinte, chiar la nivelurile cele mai înalte ale apei în partea amonte pe o perioadă mai îndelungată, nu trebuie să apară zone în care apa din infiltraţii izvorăşte pe taluzul aval.
Dacă materialul constitutiv al digului nu este suficient de impermeabil pentru a asigura această condiţii, se pot adopta următoarele soluţii:
- reducerea pantei taluzului aval, mărindu-se corpul digului; prin aceasta se lungeşte drumul de infiltraţie suficient pentru a asigura coborîrea necesară a nivelului curbei apei de infiltraţie:
- executarea unui dren la piciorul aval al digului; acest dren are ca efect coborîrea forţată a nivelului apei de infiltraţie, evitând ieşirea ei la suprafaţă pe panta taluzului aval.
- executarea unor ecrane de etanşare în partea amonte a digului.
[modifică] Întreţinerea digurilor
Digurile fiind în general considerate a fi lucrări de tehnicitate redusă, întreţinerea lor este adeseori neglijată. Totuşi trebuie ţinut seama că cele mai multe ruperi de diguri nu se produc din cauza proiectării lor defectuase sau a subdimensionării lor, ci din cauza unor defecţiuni de întreţinere. Întreţinerea digurilor este legată de o atentă monitorizare
[modifică] Ruperea digurilor
Marea viitură a râului Mississippi s-a produs în 1927 când râul Mississippi a rupt malurile şi a inundat 27,000 mile patrate, omorînd 246 people în şapte state şi strămutând 700,000 persoane.
În timpul inundaţiilor din Marea Nordului din 1953, digurile şi lucrările de apărare au cedat în Regatul unit şi înOlanda, provocând moartea a 2.100 persoane.
Trecerea uraganuluiKatrina în august 2005, apele au rupt digurile de protecţie ale oraşului New Orleans, provocând inundaţii catastrofale, care au necesitat evacuarea totală a oraşului. (Efectele digurilor sunt discutate în continuare în articolul Effect of Hurricane Katrina on New Orleans).
[modifică] Istoric
(de mutat la îndiguiri)
Primele diguri au fost construite cu peste 3,000 în urmă in Egiptul antic, unde un sistem de îndiguire a fost construit în lungul fluviului Nil pe o lungime de aproape 1.000km, din zona oraşului actual Assuan până în Delta Nilului pe malul Mării Mediterane. Civilizaţiile din Mesopotamia şi din China au construit de asemenea mari sisteme de îndiguire. Deoarece siguranţa unui dig este determinată de punctul cel mai slab al digului, înălţimea şi standarderele de construcţii trebuie să fie aceleaşi pe toată lungimea digului. Unii specialişti au susţinut argumentul că această cerinţă necesită o autoritate guvernamentală care să coordoneze lucrările şi este posibil ca această cerinţă să fi acţionat ca un catalizator pentru creerea sistemelor guvernamentale în civilizaţiile timpurii. [necesită citare] Totuşi, alţi specialişti arată că au fost executate mari lucrări hidrotehnice din pământ cum sunt canalele şi digurile care au fost realizate înainte de Regele Scorpion în Egiptul predinastic Egypt când guvernanţa era mult mai puţin centralizată.
În vremurile moderne sisteme importante de înciduire există în lungul râurilor Mississippi and Sacramento din Statele Unite şi pe râurile Po, Rin, Meuse, Loire, Vistula, şi Dunărea în Europa.
Sistemul de îndiguire al râului Mississippi constituie unul din cele mai mari sisteme de pe glob. El cuprinde peste 5,600 km de diguri care se întind pe o lungime de 1,600 km în lungul râului Mississippi, de la Cape Girardeau, Missouri până la Delta râului Mississippi Delta. Construcţia digurilor a fost începută de coloniştii francezi din Louisiana în secoluzl al XVIII-lea pentru a proteja oraşul New Orleans. Primele diguri din Louisiania aveau o înălţime de circa 1.0 m şi se întindeau pe o lungime de 80 km. La sfârşitul anilor 1980, ele ajunseseră în stadiul lor actual şi aveau o înălţime medie de 7.0 m. Unele diguri ale râului Mississippi au o înălţime de 15.0 m, Sistemul de îndiguiri al râului Mississippi include şi unele din cele mai lungi tronsoane de diguri continue de pe lume. Astfel, digul care porneşte spre sud de la Pine Bluff, Arkansas are o lungime de 610 km).
[modifică] Diguri naturale
Capacitatea râurilor de a transporta aluviuni variază în mare măsură cu viteza de scurgere. Când un râu se revarsă peste malurile sale, apa se răspândeşte, se încetineşte şi îşi depune sarcina de aluviuni. În timp, malurile râului se ridică deasupra nivelului restului albiei majore. Banchetele care se formează astfel sunt numite uneori, în unele ţări, diguri naturale. Această denumire nu este uzuală în România, şi de altfel este greşită.
Dacă un râu nu se află în stare de viitură, el poate depozita materiale solide în albie, ridicând încetul cu încetul nivelul albiei minore. Aceastp combinaţie poate determina nu numai creşterea nivelului apei ci chiar a fundului albiei deasupra terenurilor înconjurătoare. Digurile naturale sunt de observat în special pe râul Râul Galbein din China în zona de vărsare în mare, unde navele care se îndreaptă spre ocean par să navige deasupra albiei majore. Digurile naturale sunt un fenomen curent în toate râurile care meandrează de pe suprafaţa globului.
[modifică] Legături externe
- New Orleans and the Delta
- DeltaWorks.Org Project of levees, dams and barriers in the Netherlands

