ΤεχνολογίαΤεχνολογία ΓεωφραγμάτωνΓεωφραγμάτων

Φώτης

Π. ΜάρηςΕπικ. Καθηγητής

Τμήμα

Δασολογίας

& Διαχείρισης

Περιβάλλοντος

& Φυσικών

Πόρων

Εργαστήριο

Διευθέτησης

Ορεινών

Υδάτων

και

Διαχείρισης

Κινδύνου

Προπτυχιακό

Πρόγραμμα

Σπουδών

2

ΓενικάΓενικά

Η

συνεχώς

αυξανόμενη

ζήτηση

νερού

για

ύδρευση, άρδευση, βιομηχανική

χρήση, παραγωγή

υδροηλεκτρικής

ενέργειας,

τοποθετεί

το

νερό

σαν

το

πολυτιμότερο

αγαθό

για

τη

ζωή, αλλά

και την

οικονομική

ανάπτυξη

μιας

χώρας.

Οι

κλιματικές

συνθήκες

της

Ελλάδας

είναι

τέτοιες, ώστε

να

έχουμε νερό

σε

περίσσεια

όταν

δεν

το

χρειαζόμαστε

και

να

μην

έχουμε

νερό

όταν

το

έχουμε

ανάγκη

(περίοδος

ξηρασίας).

Επομένως

καταβάλλονται

προσπάθειες

να

βρεθούν

τρόποι

που

να επηρεάζουν

κατάλληλα

τον

υδρολογικό

κύκλο, ώστε

όχι

μόνο

να

μην

βλάπτει

τον

άνθρωπο, αλλά

να

εξυπηρετεί

καλύτερα

τα συμφέροντα

του.

3

Η

αξιοποίηση

επομένως

των

νερών

και

ιδιαίτερα

των

επιφανειακών, μπορεί

να

πραγματοποιηθεί

με

τη

συγκέντρωση

τους

σε

υδατοδεξαμενές

(ταμιευτήρες), οι

οποίες

δημιουργούνται

με

την κατασκευή

φραγμάτων

στις

κοίτες

ποταμών, χειμαρροποτάμων

και

χειμαρρικών

ρευμάτων.

Με

τον

τρόπο

αυτό, συγκεντρώνεται

το

νερό

των

πηγών

ή

της

βροχής την

περίοδο

των

βροχοπτώσεων

και

παρέχεται

για

χρήση

κατά

την

ξηρή

περίοδο.

4

ΤαΤα

υλικάυλικά

κατασκευήςκατασκευής

τωντων

φραγμάτωνφραγμάτων

Τα

φράγματα

διακρίνονται

με

βάση

το

είδος

των

υλικών κατασκευής, στις

εξής

κατηγορίες:

ΣκυρόδεμαΣκυρόδεμα–

Βαρύτητας,

–

Αντηριδωτό,–

Τοξωτό,

–

Σύνθετο

αντηριδωτό

–

τοξωτό

ΓεωϋλικάΓεωϋλικά–

Χωμάτινο,

–

Λιθόρριπτα

5

ΧωμάτιναΧωμάτινα φράγματαφράγματα

-- ΓεωφράγματαΓεωφράγματα

Ως

γεωφράγματα

χαρακτηρίζονται

τα

φράγματα, των οποίων το σώμα

αποτελείται

από

γεωϋλικά. Ως

γεωκατασκευή

διαμορφώνεται

κατά

κανόνα

το

σύνολο

του

φραγματικού σώματος

(ομοιογενές). Μπορεί

όμως

η

γεωκατασκευή

να

αποτελεί

μέρος

μόνο

αυτού

(μικτά

γεωφράγματα).Χωμάτινα

χαρακτηρίζονται

τα

γεωφράγματα, τα

οποία

κατασκευάζονται

με

συσσώρευση

λεπτόκοκκων

εδαφικών συστατικών.

Όταν

όμως

το

φραγματικό

σώμα

διαμορφώνεται

με

συσσώρευση χονδρών

πετρώδων

υλικών, τα

γεωφράγματα

χαρακτηρίζονται

ως

λιθόρριπτα.

6

7

Οι

χωμάτινες

φραγματικές

κατασκευές

βρίσκουν

ιδιαίτερη εφαρμογή

κατά

τα

τελευταία

χρόνια

κατά

την

ίδρυση

ταμιευτήρων

(λιμνοδεξαμενών) νερού. Η

κατασκευή

τους στηρίζεται

στη

μηχανική

και

υδραυλική

συμπεριφορά

των

εδαφικών

συστατικών

που

συγκροτούν

το

σώμα

τους.

Ανάλογα

με

τη

συγκρότηση

του

σώματός

τους

από

άποψη

υλικών δόμησης

τα

χωμάτινα

φράγματα

διακρίνονται

σε

ομοιογενή

και

ανομοιογενή

ή

διαρθρωμένα.

8

ΚατασκευαστικάΚατασκευαστικά

γνωρίσματαγνωρίσματα

τωντων χωμάτινωνχωμάτινων

φραγμάτωνφραγμάτων

Λόγω

της

υδροδιαπερατότηταςυδροδιαπερατότητας

των

εδαφικών

υλικών

υπάρχει

ο κίνδυνος

να

διαπεραστεί

το

γεωφραγματικό

σώμα

από

τα

νερά, που

διεισδύουν

στο

άναντες

μέτωπο

του, οπότε

κινδυνεύει

να

καταρρεύσει η

χωματοκατασκευή

από

τις

υδροστατικές

πιέσεις

και

τις

διαβρώσεις.

Οι

παραπάνω

κίνδυνοι

αποτρέπονται

είτε

με

τη

διαμόρφωση

κατάλληλης φραγματικής

βάσης, είτε

με

την

κατασκευή

στεγανούστεγανού

πυρήναπυρήνα

στο

άναντες

μέτωπο

ή

στο

εσωτερικό

του

φράγματος.Η

κατασκευή

του

πυρήνα

γίνεται

συνήθως

με

αργιλικό

υλικό, ενώ

για

την

καλή

στράγγιση

του

υπόλοιπου

φραγματικού

κορμού

κατασκευάζονται κατάλληλα

φίλτρα

στο

επίπεδο

θεμελίωσης

και

στον

κατάντη

πόδα.

Επίσης

μπορεί

το

στεγανοποιητικό

τους

στοιχείο

να

είναι

πλάκα σκυροδέματος, ασφαλτικός

τάπητας

ή

κεντρικό

ασφαλτικό

διάφραγμα.

9

10

ΑνάχωμαΑνάχωμα τουτου φράγματοςφράγματος

Το

ανάχωμα

του

φράγματος

θα

πρέπει

να

μελετάται

αξιοποιώντας τα

διαθέσιμα

υλικά

στην

ευρύτερη

περιοχή

του

έργου

και

όχι

προδιαγράφοντας

τις

επιθυμητές

ιδιότητες

των

υλικών.

Η

διαζώνηση

των

γεωφραγμάτων

επιτρέπει

την

χρήση

διαφόρων υλικών, ώστε

να

βελτιστοποιηθούν

οι

ιδιότητες

τους

και

παράλληλα

να

καλυφθούν

οι

αδυναμίες

τους.

11

ΚύριεςΚύριες

ζώνεςζώνες

ΑναχώματοςΑναχώματος

ΦράγματοςΦράγματος μεμε

πυρήναπυρήνα

Η

τυπική

διαζώνηση

γεωφράγματος

με

αδιαπέρατο

πυρήνα

είναι

η παρακάτω:

1.

Πυρήνας,2.

Φίλτρα,

3.

Στραγγιστήριο ή μεταβατική ζώνη,4.

Κελύφη

(σώματα

στήριξης),

5.

Λιθορριπή

προστασίας

ανάντη

πρανούς,6.

Ζώνη

προστασίας

κατάντη

πρανούς,

7.

Οδοποιΐα, αναβαθμοί, τυχαία

υλικά, κλπ.

12

13

ΕκκενωτήςΕκκενωτής ασφαλείαςασφαλείας

Η

ταχεία

εκκένωση

της

δεξαμενής

σε

περιπτώσεις

ανάγκης εξασφαλίζεται

με

την

βοήθεια

ενός

εκκενωτή

ασφαλείας, ο

οποίος

διασχίζει

τον

φραγματικό

κορμό

σε

ύψος

τουλάχιστον 1,0 –

2,0 m

από

το

βαθύτερο

σημείο

του.

14

ΔιατομήΔιατομή

Η διατομή των γεωφραγμάτων αποκτά μορφή τραπεζίου ή και αλληλεπικαθήμενων

τραπεζίων. Το

σχήμα

της

προσδιορίζεται

από

τον

τρόπο

διαμόρφωσης

των

πρανών, ο οποίος εξαρτάται από

τη

φυσική

γωνία

κλίσης

τους.

15

16

ΚάτοψηΚάτοψη ταμιευτήραταμιευτήρα

17ΦράγμαΦράγμα

ΜόρνουΜόρνου

18ΦράγμαΦράγμα

ΓρατινήςΓρατινής

19ΕκχειλιστήςΕκχειλιστής

––

ΦράγμαΦράγμα

ΘέρμηςΘέρμης

20ΦράγμαΦράγμα

ΘέρμηςΘέρμης

21

ΘέσηΘέση ίδρυσηςίδρυσης λιμνοδεξαμενήςλιμνοδεξαμενής

Οι

θέσεις

ίδρυσης

λιμνοδεξαμενών

πρέπει

να

επιλέγονται προσεκτικά

και

να

λαμβάνονται

υπόψη

οι

εξής

παράγοντες:

1.

Τοπογραφικοί,

2.

Γεωλογικοί,

3.

Υδρολογικοί,

4.

Οικονομικοί.

22

ΤοπογραφικοίΤοπογραφικοί παράγοντεςπαράγοντες

Οι

τοπογραφικοί

παράγοντες

στην

περιοχή

ίδρυσης

της λιμνοδεξαμενής

παίζουν

σημαντικό

ρόλο.

Κατά

βάση

πρέπει

να

αναζητούνται

μικρές

εγκάρσιες

κοιλάδες, με ήπιες

κλίσεις

πρανών, οι

οποίες

με

την

κατασκευή

του

φράγματος

θα

συγκεντρώσουν

τη

μεγαλύτερη

δυνατή

ποσότητα νερού

με

τον

ελάχιστο

όγκο

φράγματος.

23

ΓεωλογικοίΓεωλογικοί παράγοντεςπαράγοντεςΟι

γεωλογικοί

παράγοντες

παίζουν

εξίσου

σημαντικό

ρόλο

στην

επιλογή

της

θέσης

για

την

ίδρυση

της

λιμνοδεξαμενής.

Πρέπει

να

εξασφαλίζεται

η

καλή

θεμελίωση, στεγανότητα

του

πυθμένα

της λεκάνης

καθώς

επίσης

και

τα

απαραίτητα

υλικά

για

την

κατασκευή

του

φράγματος.

Ειδικότερα

για

φράγματα

με

μεγάλο

ύψος

πρέπει

να

γίνεται

γεωτεχνική

μελέτη ώστε

να

προσδιορίζονται

στοιχεία

όπως

περιεχόμενη

υγρασία, ειδικά

βάρη,

μηχανική

ανάλυση, όρια

Atterberg, κλπ.

Επίσης

πρέπει

να

εξασφαλιστεί

η

στεγανότητα

του

πυθμένα

της

λιμνοδεξαμενής ώστε

να

μην

υπάρχει

διαφυγή

νερού

υπογείως.

Για

την

αποφυγή

οικονομικής

επιβάρυνσης

είναι

προτιμότερο

τα

υλικά κατασκευής

του

φράγματος

να

προέρχονται

από

θέσεις

πλησίον

της

θέσης

κατασκευής

του.

24

ΥδρολογικοίΥδρολογικοί παράγοντεςπαράγοντες

Η

υδρολογία

του

χειμαρρικού

ρεύματος

και

της

λεκάνης

του

παίζει σημαντικό

ρόλο

κατά

την

κατασκευή

φραγμάτων

για

την

δημιουργία

λιμνοδεξαμενών.

Το

νερό

το

οποίο

απορρέει

επιφανειακά

είναι

κατά

βάση

αυτό

το οποίο

θα

πληρώσει

την

λιμνοδεξαμενή, γι’

αυτό

και

πρέπει

να

προηγηθεί

υδρολογική

μελέτη

της

λεκάνης, ώστε

να

εκτιμηθεί

ο ετήσιος

συντελεστής

απορροής.

25

ΟικονομικοίΟικονομικοί παράγοντεςπαράγοντες

Η

οικονομικότητα

ίδρυσης

μιας

λιμνοδεξαμενής

εξαρτάται

από παράγοντες

όπως:

Δαπάνες κατασκευής του φράγματοςΔαπάνες κατασκευής του εκχειλιστήΔαπάνες κατασκευής της διώρυγας διανομήςΔαπάνες κατασκευής των συμπληρωματικών έργωνπροστασίας των πρανών της λεκάνης κατάκλυσης και τηςλεκάνης απορροής, για την σταθεροποίηση των εδαφών και τηνπροστασία πρόσχωσης του ταμιευτήρα.Δαπάνες συντήρησης του έργου.