Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Προστατευτική Διευθέτηση: Αποτροπή της μεταφοράς φερτών υλών Διευθετήσεις Ορεινών Υδάτων ΙΙ - Μέρος ΙIα :Κεφάλαιο 5 ο Φώτης ΜΑΡΗΣ Αναπλ. Καθηγητής
Περιοχή Αναφοράς Όπως έχει αναφερθεί, στο γενικό υδρογραφικό δίκτυο και στις κυρτές επιφάνειες εντός των ορεινών λεκανών απορροής επικρατεί η παραγωγή υλικών λόγω επιφανειακών, αυλακωτών, χαραδρωτικών και πρανικών διαβρώσεων, γεωκαταρεύσεων κλπ. Στις κύριες κοίτες των χειμαρρικών ρευμάτων επικρατεί η μεταφορά των υλικών που έχουν αποσπαστεί από το γεωϋπόθεμα της ορεινής λεκάνης. Τα συστήματα και τα έργα διευθέτησης που θα αναπτυχθούν παρακάτω, αφορούν στις κοίτες εκκένωσης και γενικά στις κεντρικές κοίτες των χειμαρρικών ρευμάτων και των παραχειμάρρων τους. Η μεταφορά φερτών υλών γίνεται κατά κανόνα με στερεομεταφορά και με αιωρομεταφορά. Στη χώρα μας και ιδίως στα ρεύματα των ορεινών και πολύ ορεινών περιοχών, η στερεομεταφορά επικρατεί της αιωρομεταφοράς. Η κατά μάζες μεταφορά (λαβαμεταφορά) αποτελεί ειδική περίπτωση, η οποία απαιτεί ιδιαίτερη μεταχείριση. 2
Παραδοσιακές μέθοδοι αποτροπής της μεταφοράς υλικών Η στερεομεταφορά μπορεί να ελέγχεται από άποψη διευθέτησης με έργα, που αποτρέπουν την παραγωγή των υλικών και μειώνουν την συρτική δύναμη του νερού. Η αιωρομεταφορά μπορεί να ελέγχεται μόνο με έργα, που αποτρέπουν την παραγωγή του αιωροϋλικού από το γεωϋπόθεμα και περιορίζουν την κατατριβή των στερεοϋλικών. Η παραδοσιακή μέθοδος αποτροπής ή μείωσης της μεταφοράς φερτών υλών στις ορεινές λεκάνες απορροής των μεγάλων χειμαρρικών ρευμάτων προϋποθέτει την αποτροπή της παραγωγής υλικών. Πέραν αυτού επιδιώκεται και ο έλεγχος των υλικών που βρίσκονται υπό μεταφορά. Αυτός επιτυγχάνεται με: Τη μείωση του βάθους και της ταχύτητας ροής των χειμαρρικών υδάτων, Τη μείωση των απορροϊκών αιχμών, Την ελαχιστοποίηση της κατατριβής των μεταφερόμενων στερεοϋλικών και Την διακράτηση των μεταφερόμενων υλικών σε κατάλληλες θέσεις των κεντρικών κοιτών. 3
Μέθοδος μείωσης της συρτικής δύναμης του νερού Υπάρχουν δύο μέθοδοι για την μείωση της συρτικής δύναμης του νερού: 1. Με βαθμίδωση της κοίτης (με διαδοχικά φράγματα στερέωσης της κοίτης). Με τον τρόπο αυτό Διαπλατύνεται ο πυθμένας της κοίτης και έτσι μειώνεται το βάθος ροής του νερού, Μειώνεται η κλίση της κοίτης και έτσι διαμορφώνονται συνθήκες ισορροπίας (κλίση αντιστάθμισης), Μειώνεται η μέση ταχύτητα ροής του νερού, Ελαχιστοποιείται η κατατριβή του υλικού, Συγκρατείται μέρος της στερεομεταφοράς, Καλύπτεται μέρος των στεροπαραγωγικών πρανών από τις προσχώσεις. 2. Μείωση της συρτικής δύναμης με μείωση της παροχής (φράγματα ελέγχου των πλημμυρικών αιχμών). 4
Μέθοδος διακράτησης των υλικών σε τμήμα της κύριας κοίτης Στα μεγάλα χειμαρρικά ρεύματα και ιδίως σ εκείνα των πολύ ορεινών περιοχών με ευπαθές γεωϋπόθεμα, όπου τα παραγόμενα υλικά της στερεομεταφοράς είναι άφθονα και η διαδικασία της παραγωγής του δεν μπορεί να αποτραπεί ή να ελεγχθεί επαρκώς, διακρατείται η μάζα των υλικών με την βοήθεια κατάλληλων φραγμάτων συγκράτησης φερτών υλών που ιδρύονται στην κύρια κοίτη των ρευμάτων ή ακόμη και στην κοίτη ενός δευτερεύοντα κλάδου. Επιτυγχάνεται έτσι: Σταθεροποίηση και διαπλάτυνση της κοίτης, Μείωση του βάθους και της ταχύτητας ροής του νερού, Κάλυψη των πρανών από τις προσχώσεις, Διακράτηση αιωροϋλικού, Ταμίευση νερού εντός των προσχώσεων (όταν τα φράγματα δεν φέρουν υδατοχετούς ή οπές). 5
Νέα μέθοδος για τον έλεγχο της μεταφοράς φερτών υλών Σε περιπτώσεις που η εφαρμογή της παραδοσιακής διευθέτησης δεν αποδίδει, η αποτροπή της ζημιογόνας δράσης των ρευμάτων μπορεί να επιτευχθεί μόνο με τον έλεγχο (ρύθμιση) των διακινούμενων υλικών μέσα στις κοίτες. Τα νέα συστήματα προστατευτικής διευθέτησης που ασκούν έλεγχο των φερτών υλών περιλαμβάνουν: Διαλογή υλικών και Βυθοκόριση (εξόριξη) υλικών. 6
Μέθοδος ελέγχου των φερτών υλών με διαλογή Πρόκειται για νέα μέθοδο ελέγχου της στερεομεταφοράς, με την οποία επιτυγχάνεται ελεγχόμενη διαλογή στα μεταφερόμενα υλικά. Με τη διαλογική διευθέτηση επιδιώκεται: Η συγκράτηση του αδρομερέστερου μέρους των μεταφερόμενων υλικών, Η μεταβολή των φορτίων, Ο συνδυασμός αυτών. Η λειτουργία της διαλογής επιτυγχάνεται με τη διαμόρφωση ανοιγμάτων στον κορμό του φράγματος, στα οποία τοποθετούνται ειδικά μέσα διαλογής (π.χ. μεταλλικές σχάρες), που δρουν ως κόσκινα. 7
Μέθοδος ελέγχου των φερτών υλών με έκσυρση ή βυθοκόριση Ως έκσυρση ή βυθοκόριση χαρακτηρίζεται η εξόρυξη των φερτών υλών από τους πυθμένες των χειμαρρικών ρευμάτων με τη βοήθεια μηχανικών μέσων και η απόθεση τους σε άλλες περιοχές εκτός του χειμαρρικού χώρου. Με την έκσυρση απομακρύνονται οι νέες αποθέσεις και όχι το σύνολο του κινητού πυθμένα των κοιτών. Ολική έκσυρση ή βυθοκόριση εφαρμόζεται κυρίως στην περίπτωση συσσωρευμένων τοπικά αποθέσεων (κώνους πρόσχωσης). 8