Proiectarea lucrarilor de baza - ferma piscicola

Proiectarea lucrarilor de baza - ferma piscicola

1 Indiguirea si compartimentarea terenului

In functie de amplasarea si rolul pe care-l indeplinesc digurile in cadrul schemei de amenajare se pot evidentia urmatoarele tipuri de diguri:

- diguri de aparare - sunt dimensionate in functie de clasa de importanta a lucrarii la niveluri maxime in sursa de alimentare - evacuare, cu asigurare de calcul si verificare de 5% si respectiv 1%.

- diguri de compartimentare - care realizeaza configuratia schemei hidrotehnice impusa de cerinta tehnica si se dimensioneaza in functie de caracteristicile bazinelor limitrofe.

- diguri adiacente canalelor de alimentare - evacuare - sunt dimensionate pentru a asigura functionabilitatea canalelor deservite.

Intrucat valoarea lucrarii de terasamente prezinta o apreciabila pondere in volumul total al cheltuielilor necesare realizarii investitiei la proiectarea indiguirii incintei s-au luat in considerare criteriile specifice

- criteriul geotehnic - conditioneaza traseul indiguirilor si elementelor geometrice ale sectiunii transversale, in functie de caracteristicile

fizico-mecanice ale pamantului (compresibilitatea, porozitatea, unghi de frecare interior, rezistenta la taiere).

- criteriul economic - determina trasee de lucrari de compartimentare si urmaresc puncte de altitudine maxima, obtinand cota tehnologic necesara a coronamentului cu inaltimi reduse de diguri, respectiv sectiuni si volume eficiente de terasamente.

- criteriul punctelor obligate utilizat in situatia in care, in conditii uneori limitative rezultate din criteriile anterioare a fost necesar sa se realizeze toate helesteiele si bazinele incluse in schema de amenajare.

Din corelarea celor patru criterii, in functie de particularitatile hidrografice ale amplasamentului, rezulta solutia de compartimentare, solutie ce se regaseste in schema hidrotehnica de amenajare.

Obiectivele principale ale proiectarii lucrarii de compartimentare au urmarit doua aspecte:

- stabilirea cotei coronamentului astfel incat sa fie asigurata stabilirea digurilor de compartimentare si aparare;

- stabilirea elementelor geometrice din profilul transversal al digurilor astfel incat in conditii de maxima eficienta sectiunea proiectata sa satisfaca conditiile de stabilitate specifice: infiltratii, alunecare, spalare;

1.1 Stabilirea elementelor geometrice ale sectiunii transversale si ale profilului longitudinal

Principalele elemente de calcul ce definesc un dig in sectiunea transversala si in profil longitudinal sunt:

- cota proiectata a coronamentului;

- cota de executie a coronamentului;

- coeficient de taluz;

- latimea coronamentului;

- date de calcul pentru diferite cantitati de lucrari din antemasuratori;

a)      Stabilirea cotei proiectate a coronamentului (NCP)

Figura nr. 11

↓NCP = NAmax+hd+hs, unde:

hd = inaltimea de deferlare a valurilor pe taluz;

hs = inaltimea suplimentara de siguranta;

ha = k·3,2·(2hv)tg α

k = coeficient ce depinde de natura protectiei taluzului;

k = 0,90 (pereu inierbat);

2hv = inaltimea totala a valului;

tgα = 1/mo

h_v = 0,0168·W^0,71·L·h^0,54 , unde:

W - viteza medie a vantului la asigurarea de calcul 5%, W=18 km/h;

L - lungimea fechtului valului [km];

h_s = 0,2 0,5 m

H_p=↓NCP -↓NT

b)Stabilirea cotei de executie a coronamentului (NCE)

Figura nr. 12

↓NCE=↓NCP +h_t , unde:

h_t - tasarea totala (m);

h_f - tasarea terenului de fundatie;

h_r - tasarea remanenta in corpul digului;

h_f=T(ε_1-ε₂)/(1+ε₁),in care:

T = 4m = grosimea stratului permeabil;

ε₁ = 0,7 = coeficientul de porozitate initiala a terenului de fundatie;

ε₂ = 0,6 = coeficientul de porozitate a terenului de fundatie dupa

construirea barajului;

h_r = μ₁·H_p, in care:

μ₁ = 0,070-coeficient de tasare pe inaltime pentru terenuri luto-nisipoase;

c) Stabilirea coeficientilor de taluz .

- pentru pamanturi luto-nisipoase:

m₀ = 2,5-3

m₁ = 1,5-2

d) Stabilirea latimii coronamentului

b_p = 0,61+2√Hp m (formula Trantwine)

b_e = b_p+Δb = b_p+μ₂·Hp,unde:

b_p - latimea proiectata a coronamentului;

Hp - inaltimea proiectata a digului;

b_e - latimea de executie a coronamentului

μ₂ - coeficient egal cu 0,1-0,3

1.2 Verificarea sectiunii digurilor la infiltratii in regim permanent

Verificarea sectiunii la infiltratii s-a efectuat prin metoda Pavlovski simplificata. In principiu, metoda consta in limitarea pozitiei punctului de emergenta a curbei de infiltratie la o valoare considerata acceptabila din punct de vedere al stabilitatii pentru digurile piscicole:

Figura nr. 13

Zona saturata cu apa

Zona nesaturata

Relatiile de calcul sunt:

I = h_a+1(m)     

B = b_p+(H_p- h_a)(m₀+m₁)

h_i = I+B/n - √(I+B/n)³ - I² ≤ 1,5, unde: m₁ - coeficientul taluzului uscat.

Rezultatele verificarilor sunt expuse in tabelul nr. 5.2

Verificarea sectiunii digurilor la infiltratii

Tabelul nr. 5.2

Intocmirea profilului longitudinal si sectiunii transversale tip pentru diguri.

Profilul longitudinal si sectiunea transversala tip sunt necesare pentru intocmirea documentatiei de deviz (antemasuratoare si deviz pe categorii de lucrari) precum si pentru adoptarea tehnologiei de executie adecvate volumelor de umplutura si particularitatilor geotehnice ale amplasamentelor.

In profil longitudinal sunt evidentiate:

- configuratia nivelitica a terenului;

- nivelul apei in helesteu;

- nivelul proiectat al coronamentului;

Cu aceste elemente se determina parametrii necesari pentru determinarea cantitatilor de lucrari pe articole de deviz necesare la executia terasamentului respectiv (volum de pamant, suprafete taluze, suprafata ampriza, suprafata coronament, etc.)

La intocmirea profilului longitudinal s-a pornit de la urmatoarele date initiale:

- lungime dig;

- coeficient de taluz;

- nivel mediu teren;

- diferenta nivelitica;

- cota proiectata coronament;

- latime coronament;

Relatiile de calcul sunt:

S_geom.pr = H_p[2bp+H_p(m+n)]·1/2 (m); S_nec = 1,25·S_geom (m)

V_{geom.pr .}= S_geom.pr.·L (m); V_nec. = S_nec.·L (m)

L_t = H_p(√1+n+√1+m) (m); S_t = L_t·L_dig (m)

Sectiune transversala tip prin diguri

Figura nr. 14

Profil longitudinal tip pentru diguri

(D4)

Figura nr. 15

Tabelul nr. 5.3

Similar se intocmeste profilul longitudinal pentru fiecare dig din amenajare si se calculeaza toate elementele necesare executarii devizului de lucrari de terasamente. Rezultatele calculelor se gasesc in tabelul urmator:

1.4 Antemasuratoare

In vederea determinarii valorii unui obiect de investitie se procedeaza astfel:

- intocmirea profilului longitudinal si al sectiunii transversale tip;

- stabilirea tehnologiei si a utilajelor de executie;

- intocmirea antemasuratorii in baza tehnologiei de executie si a cantitatilor de lucrari precizate in profilul longitudinal si in gestiunea transversala tip;

- antemasuratoarea cuprinde, intr-o succesiune tehnologica si functionala operatiile (lucrarile) care trebuie executate in scopul realizarii proiectului de investitie respecti In antemasuratoare sunt cuantificate cantitatile de lucrari pe fiecare articol.

Fiecarei categorii de lucrari ii este specific un indicator de norme de deviz. Astfel, pentru lucrarile de terasamente:

- indicatori norme deviz: TS

- lucrari de constructie:C

- lucrari de imbunatatiri funciare: If.

Intocmirea devizului pe categorii de lucrari (DCL) se realizeaza pe baza catalogului de preturi unitare pe articole de deviz care sunt notate cu acelasi indicativ: TS, C, If.

Antemasuratoare

Tabel nr. 5.5

2 Reteaua de canale pentru transportul apei

Circulatia apei in cadrul schemei hidrotehnice este determinata de specificul ei si este asigurata de o retea de canale alimentare-evacuare. Particularitatile constructive rezulta din functionalitatea specifica fiecarui canal.

2.1 Graficul debitelor canalelor (GDC)

Pentru stabilirea debitului maxim de calcul specific fiecarui canal si in scopul optimizarii hidraulice a functionarii retelei de canale este necesar sa se intocmeasca graficul debitelor canalelor.

Din analiza graficului debitelor canalelor se desprinde si oportunitatea utilizarii unor constructii tip stavilar ce permit izolarea pe perioade determinate tehnologic a unor compartimente de schema hidrotehnica.

Determinarea GDC se face in functie de elementele de bilant hidrologic stabilite anterior si de schema hidrotehnica de amenajare.

Astfel, plecand de la canalele de alimentare si respectiv evacuare, se stabilesc:

- codul canalului;

- functionarea canalului (alimentare, evacuare, intretinere);

- unitatea hidrografica beneficiara in schema hidrotehnica (helestee sau canale);

- perioada de functionare (pe luni si decade);

- variatia debitului pe perioade de functionare;

- debit maxim de transportat;

Graficul debitelor canalelor prezinta o importanta deosebita in proiectarea amenajarii si in optimizarea consumului de apa al acesteia, fiind folosit la:

- determinarea debitului de calcul pentru dimensionarea hidraulica a canalelor;

- dispecerizarea transportului, distributiei si evacuarii apei, conform variatiilor tehnologice;

- optimizarea functionarii retelei de transport, distributie si evacuare a apei;

- cuantificarea consumului total de apa al amenajarii si al celui detaliat pe helesteu.

2.2.Dimensionarea hidraulica a canalelor

Figura nr. 16

Etape de calcul:

1. Inclinatia taluzurilor (m):se stabileste in functie de caracteristicile fizico-mecanice ale terenului si textura solului.

2. Latimea de fund a canalului (b) se adopta in functie de marimea debitului.

3. Determinarea raportului optim al sectiunii (b /h_a):

b/h_a = 2(√1+m²-m)

4. Adoptarea inaltimii de siguranta (h_s) in functie de Q

5. Determinarea adancimii canalului (h_C):

h_c = h_a + h_s.

6. Determinarea sectiunii ariei de curgere (A):

A = (b + m·h_a) h_a

7.Calculul perimetrului udat (P):

P = b + 2h_a·√1 + m²

8. Determinarea razei hidraulice (R):

R = A/P

9. Coeficientul de rugozitate al sectiunii (n) depinde de modul de protectie al sectiunii canalului si de starea de intretinere a lui.

- pentru canal betonat n = 0,016.

10. Determinarea coeficientului Chezy (C):

C = (1/n)R^y , unde:

y = 2,5·√n - 0,13 - 0,75(√n-0,1)·√R.

11. Calculul pantei necesare fundului canalului (I):

I= Q²/A²·C²·R

12. Determinarea vitezei medii de curgere (v):

v = C·√R·I

13. Viteza de neeroziune (v_ne):

v_ne = K·Q^0,1·R^⅓

14. Viteza de neinnamolire (v_nin):

v_nin = A·Q^0,2

15.Exprimarea regimului vitezelor:

v_nin <v<v_ne

Daca vitezele obtinute in urma calculelor nu respecta relatia de mai sus, atunci se aplica criteriul vitezelor admisibile.

Rezultatele calculelor sunt redate in tabelul nr 5.8.

Principalele aspecte constructive si functionale ale retelei de canale proiectate se stabilesc in mod diferentiat, dupa cum urmeaza:

2.3 Canale de alimentare

Stabilirea caracteristicilor tehnice si constructive ale canalelor de alimentare presupune urmatoarele etape:

a. identificarea nivelului maxim al apei intr-unul din helesteiele adiacente canalului ↓NA_max , (mrMN);

b. stabilirea caderii tehnologic necesare a lamei de apa in vederea realizarii aerarii ∆H (m): ∆H = ↓NFC_{in pct,max.}-↓NA_{in pct.max};

c. determinarea cotei fundului la extremitati: pentru aceasta este necesara mai intai identificarea tronsonului de canal din dreptul helesteului cu nivel maxim, pentru masurarea lui L₁ si L₂.

∆H₁ = L₁·I (m)

∆H₂ = L₂·I (m), unde I este panta canalului.

↓NFC_amonte = ↓NFC_{in pct.max.}+∆H₁ (mrMN)

↓NFC_aval = ↓NFC_{in pct.max}-∆H₂ (mrMN)

d. determinarea cotei medii a fundului canalului:

↓NFC_mediu-(↓NFC_amonte+↓NFC_aval)/2 (mrMN)

Tabelul nr. 5.9

2.4 Canale drenoare.

Rolul canalelor drenoare intr-un helesteu consta in:

a) descarcarea completa (vidarea) apei din bazine, in vederea mentinerii pe uscat a acestora pentru mineralizarea aeroba a depozitelor organice depuse pe parcursul perioadei vegetative.

b) mentinerea nivelului freatic pe perioada cand bazinele nu sunt inundate la o adancime suficient de mare (0,5 1 m) pentru a se evita aparitia fenomenului de saraturare.

c) asigura concentrarea unei insemnate parti din efectivul piscicol (50 80%) in vederea prelevarii mecanizate (pescuitul cu navodul in helesteie se practica pana cand adancimea apei pe platforma ajunge la 0,4-0,5 m;din acest moment, pescuitul cu unelte filtrante inconjuratoare devine ineficient, si de aceea se impune concentrarea volumului de apa ramas in reteaua drenoare, a carei capacitate de stocare trebuie sa fie suficient de mare pentru a asigura supravietuirea materialului piscicol pe perioada pescuitului).

Pentru un canal drenor sunt esentiale trei caracteristici:

- panta fundului canalului (orientata dinspre IA inspre IE);

- capacitatea nivelitica (volumul canalului);

- variabilitatea adancimii apei pe traseul canalului.

Etape de lucru:

a. determinarea lungimii canalului drenor; L = semiperimetrul helesteului (m)

b. identificarea cotei terenului in zona instalatiei de evacuare ↓NT_e (mrMN)

c. adoptarea unei adancimi tehnologice optime a canalului drenor in zona instalatiei de evacuare: H_e (mrMN)

d. determinarea cotei fundului canalului drenor in zona instalatiei de evacuare      ↓ND_e = ↓NT_e-H_e (mrMN); aceasta este si cota radierului instalatiei de evacuare

e. adoptarea unei diferente de nivel intre extremitatile canalului in scopul asigurarii unei pante corespunzatoare: ∆H = 0,3H = 0,3-0,5 (m),

f. determinarea cotei fundului canalului drenor in zona instalatiei de alimentare:

↓ND_a = ↓ND_e + ∆H (mrMN)

g. se determina adancimile caracteristice ale apei: la alimentare, evacuare medie.

h. se adopta o latime medie a drenorului: B= 610 (m)

i. determinarea capacitatii nivelitice: W = (L·B·H_med)/1000 (mii m).

Tabel nr. 5.10

2.5 Canale de evacuare

a. identificarea cotei minime drenate de canal pentru canalele secundare, aceasta fiind cota minima a radierului unei instalatii de evacuare dintr-unul din helesteiele deservite;

b. determinarea distantelor intre punctele de cota minima si extremitatile canalului L₁ si L₂;

c. stabilirea diferentei functionale de nivel necesare intre cota punctului minim drenat si cota fundului canalului in dreptul punctului respectiv:

∆H = 0,1- 0,4 m

d. stabilirea cotei fundului canalului in dreptul punctului de cota minim:

↓NFC_pm = ↓ND_min-∆H (mrMN).

e. calculul diferentei de nivel intre punctele de cota minima si extremitatile canalului pentru realizarea pantei I determinate pentru calculul hidraulic:

∆H = L₁· I₂ (m)

f. calculul cotei fundului canalului la extremitati, cu ajutorul relatiilor:

↓NFC_amonte = ↓NFC_p.m.+ ∆H₁ (mrMN)

↓NFC_aval = ↓NFC_p.m.-∆H₂ (mrMN).

g. calculul nivelului apei din canal:

↓NAC = ↓NFC_med.+h_a (mrMN), unde:

↓NFC_med = (↓NFC_amonte+↓NFC_aval)/2 (mrMN)

h. verificarea asigurarii gardei de siguranta a canalului:

h'_s = ↓NT_med-↓NA (m);

h' _s≥ h_s; ↓NT_med = cota medie a terenului pe axul canalului (mrMN);

h_s = inaltimea de siguranta (m)

Tabel nr. 5.11

3 Instalatii de alimentare-evacuare-recirculare a apei

Conform principiului hidrotehnic in baza caruia s-a elaborat conceptia de amenajare, fiecare dintre helesteiele incluse in schema hidrotehnica este echipat cu instalatii de alimentare cu apa si instalatii de evacuare-recirculare a apei.

Alimentarea helesteielor cu apa se realizeaza cu ajutorul constructiilor de alimentare de tip calugar extern.

Evacuarea si recircularea apei se realizeaza cu ajutorul instalatiilor tip calugar intern.

3.1 Dimensionarea hidraulica a instalatiilor de evacuare-recirculare

Profil longitudinal prin instalatia de evacuare tip calugar

	Figura nr. 17

3.1.1 Dimensionarea corpului orizontal al instalatiei de evacuare-recirculare tip calugar.