Conectivitatea longitudinala a raurilor. Masuri structurale (cu autograful autorului)

Anul aparitiei primului tiraj, 2020

Prelungire de tiraj, mai 2024

CUPRINS

Introducere 5

Capitolul 1 Ce sunt scarile de pesti 11
1.1 Principiile de dimensionare a scarilor de pesti 11
1.2 Modul de atractie a pestilor in cadrul pasajului de trecere 21

Capitolul 2 Caracteristici tehnice pentru diverse tipuri constructive 27
2.1 Scara de pesti alcatuita din bazine succesive (Pool pass) 27
2.2 Scari de pesti din sloturi verticale de trecere (Slot passes) 30
2.3 Scara de pesti tip Denil 34
2.4 Scara de pesti de tip Larinier sau Super-activ 37
2.5 Scara de pesti tip ALASKA 39
2.6 Scara de pesti Chevron 40
2.7 Scari de pesti cu „cocoase” (Humped) 42
2.8 Scara de pesti tip „Ice Harbour” 43
2.9 Asigurarea accesului in amonte al pestilor 45

Capitolul 3 Amenajari speciale ale pasajelor de trecere a pestilor 49
3.1 Amenajare tip pre-baraj 49
3.2 Lifturile pentru pesti 51
3.3 Ecluza (Capcana) pentru pesti (Fish lock) 54
3.4 Capturare si transport (Trap and Truck) 57
3.5 Trecere tip surub 59
3.6 Scara de pesti tip „Sifon” 60
3.7 Tubul pneumatic 61
3.8 Canale de bypass 63
3.9 Scara de pesti prefabricata din beton 66
3.10 Proiectarea zonelor de intrare si iesire a apei, precum si lungimea canalului de bypass 68

Capitolul 4 Criterii de alegere a amplasamentului pentru scarile de pesti 70

Capitolul 5 Amenajarea ruperilor de panta (naturale sau artificiale) 76
5.1 Rampele de pesti amenajate cu blocuri de piatra 76
5.2 Pragurile de fund 80
5.3 Restabilirea conenctivitatii longitudinale in cazul existentei de praguri create de subtraversari sau traversari retele 83
5.4 Pasaj de pesti format din stalpi de lemn (pile-pass) 85
5.5 Amenajari pentru depasirea barierelor termice 86

Capitolul 6 Amenajarea pasajelor de trecere a pestilor prin podete rutiere 89
6.1 Sicanele (baffles) 92
6.2 Deflectoarele 94
6.3 Amenajarea cu sicane a tuburilor cilindrice din beton 95
6.4 Sicane (praguri) semicirculare cu fante 98
6.5 Membrane (deflectoare) flexibile (Flexi baflle) 100
6.6 Saltele (strat) de piatra 103
6.7 Covorase cu perii 109
6.8 Amenajarea canalelor dreptunghiulare cu sicane 112

Capitoul 7 Deplasarea pestilor in aval de bariere 114
7.1 Barierele mecanice (gratare) 117
7.2 Ecranele de ghidare 118
7.3 Ecranele tip tambur 120
7.4 Ecranele tip banda 121
7.5 Ecranele (barierele) comportamentale 123

Capitolul 8 Monitorizarea speciilor de pesti migratori 126
8.1 Capcanele de pesti 129
8.2 Metoda de blocare a scarii de pesti 130
8.3 Marcarea pestilor 130
8.4 Electro-pescuit 130
8.5 Echipamente automate de numarare 132
8.6 Contor de rezistivitate automata 132
8.7 Analiza efectelor cumulative a amenajarilor pe rauri 134

Capitolul 9 Etapele implementarii unui proiect tehnic, in vederea asigurarii conectivitatii longitudinale 135

Capitolul 10 Ghid de inspectie a unei scari de pesti 163

Capitolul 11 Tendinte europene in asigurarea conectivitatii raurilor 170
11.1 Ce se intampla in Europa, in acelasi timp? 173

Capitolul 12 Glossary of Terms/Glosar de termeni 177

Anexe 188

Bibliografie 193

INTRODUCERE

Conectivitatea unui sistem fluvial este determinata in mare masura de prezenta si impactul obstacolelorexistente de-a lungul raului, atat de origine antropica cat si naturala. Conectivitatea longitudinala este deosebit de importanta pentru rauri datorita relatiei sale cu migratia speciilor si dispersare a acestora (Fukushima si colab. 2007; Cote si colab. 2009; Ziv si colab. 2012). Conectivitate hidrologica a fost opreocupare constanta pentru o serie de cercetatori din diferite discipline, cum ar fi ecologie, geomorfologie, hidrologie, eroziunea solului si transportul de sedimente (Pringle 2003; Freeman si colab.2007; Bracken si colab. 2015; Hooke si Sandercock 2017; Marchamalo si colab. 2017).

Barierele, sunt fie de natura fizica generand un flux redus de apa (Barry si colab. 2018; Zelenakova et al.2018; Silva si colab. 2019; Atkinson et al. 2020), de natura calitativa a apei (poluare chimica, termica etc.) sau bariere de sedimente si debriuri (Boubee et al. 1997).

Barierele fizice, cum ar fi baraje, prizele de captare ale apei, fragmenteaza habitatele raurilor si produc o intrerupere in circulatia pestilor, a nevertebratelor si a materialelor fluviale (Cote si colab. 2009; Lucas si colab. 2009; Bourne si colab. 2011; Nunn si Cowx 2012; Gauld si colab. 2013). In Europa se intalnesc peste 290 de tipuri de bariere pe rauri.

Biodiversitatea faunistica este amenintata in multe zone acvatice din lume. Fragmentarea longitudinala a raurilor poate fi evaluata prin abordari grafice-teoretice care evalueaza sistemele fluviale ca o retea de noduri (Bunn si colab. 2000; Schick si Lindley 2007).

Preocuparile recente cu privire la eficacitatea masurilor de asigurare a conectivitatii longitudinale si laterale a pestilor au semnalat o serie de deficiente (Noonan, Grant, si Jackson, 2012; McLaughlin si colab., 2013) sau chiar efecte negative (Pelicice si Agostinho, 2008; Pompeu si colab., 2012; Pelicice si colab., 2015), expunand pestii aflati in migratie altor riscuri (pradatori).

Datele de proiectare a constructiilor ce asigura tranzitul pestilor prin sectiunea amenajata a raului tine cont preponderent de diferenta de nivel dintre cotele apei din aval si amonte, viteza de curgere a apei, de caracteristicile speciei ce tranziteaza frecvent sectiunea si de valoarea debitului ecologic determinat pentru sectiune in functie de debitul mediu multianual scurs.

Stabilirea debitului de apa care sa asigure suportul acvatic necesar tranzitului faunei din rauri este denumit in general debit ecologic, debit salubru ori debit de servitute.

Valoarea debitului ecologic era, pana nu demult stabilit ca o valoare fixa pentru o sectiune specifica a raului, toate folosintele fiind dimensionate in functie de asigurarea acestei valori, fara a se tine seama de variabilitatea lunara si anuala a debitelor de apa, de evolutia transversala a albiei de-a lungul cursului raului, sau de alti parametri ce pot influenta ecosistemul acvatic (grosimea stratului de apa, temperatura aer, temperatura apa, viteza de curgere, grad de oxigenare a apei etc.).

In cadrul directivei apa emisa de Consiliul European (2000/60/CE), a directivei habitate (92/43 CE) s-a stabilit la nivelul Uniunii Europene un set de principii cadru care sa protejeze ecosistemele si biodiversitatea in general, dar care are si referinte directe asupra ecosistemelor acvatice. Ca urmare, actiunile intreprinse de cercetatori, ONG-uri, administratori ai corpurilor de apa si de forurile legislative au condus la schimbari ale modului de determinare a valorii debitului ecologic, in acest moment.

In literatura de specialitate, conectivitatea hidrologica este clasificata ca fiind fie conectivitate hidrologica dinamica (sau conectivitate functionala) sau conectivitate statica (sau conectivitate structurala) (Brackensi colab., 2013; Liu si colab. 2020).

Conectivitatea raurilor este impartita in patru subcategorii: (1) conectivitate laterala, conexiuni albie-versant, (2) conectivitate longitudinala, conexiunile dintre amonte si aval, (3) conectivitate verticala, conexiuni suprafata-suprafata si (4) conexiune si deconectare intre diferite perioade ale regimului hidrologic (Amoros si Bornette 2002; Poeppl si colab. 2012; Schopper si colab. 2019;), care realizeaza transferul de apa, sedimente si nutrienti (Jiao si colab. 2020).

Implementarea unui proiect prin care se doreste restabilirea conectvitatii longitudinale, inseamna parcurgerea mai multor etape.

Identificarea problemei

Scaderea conectivitatii longitudinale poate fi identificata sau anticipata, fie prin efectuarea de evaluari a marimii numarului populatiei de pesti si monitorizarea acestora prin diferite mijloace, sau prin proiectarea si construirea de bariere transversale.

Problema conectivitatii se poate referi la procesul de deplasare a pestilor in amonte sau in aval, la o obstructie complete/partiala, la o anumita specie de pesti, sau la o etapa din dezvoltarea sau deplasarea acestora, ce devin bariere de netrecut pentru majoritatea speciilor.

Tipul de bariera este deasemenea foarte important, deoarece poate avea o influenta importanta asupra solutiei constructive alese. Barierele pot fi naturale sau artificiale, rezultate in urma altor activitati (navigatie, alimentare cu apa, hidroenergie, irigatii etc.)

In identificarea problemelor pentru migratia pestilor trebuie sa fie luate in considerare urmatoarele: structuri noi, structuri existente in amonte/aval, modificari fizice ale structurilor existente care apoi le determina sa devina bariere, modificari ale regimurilor de functionare asociate cu structurile existente.

Identificarea solutiei

Solutiile potentiale ale problemei ce se pot identifica pot include indepartarea sau modificarea barierei; amenajarea barierelor astfel incat ele sa devina usor de tranzitat; construirea de scari de pesti sau abordarea de alte solutii de tranzit (capcane, transport cu cisterne etc.).

Daca solutia gasita implica construirea unui pasaj sau a unei scari de pesti, trebuiesc identificate si enumerate nevoile precise, ale speciilor acvatice, ale numarului populatiei, intervalului de depunere a icrelor si de migratie, directia de migratia a acestora.

In aceasta etapa se identifica proprietarul structurii, a terenurilor riverane, drepturi de pescuit, utilizare a apei etc.

Problema cea mai delicata este aceea ca multe dintre aceste bariere au un rol important in gestionarea riscului de inundatii, navigatie, alimentare cu apa industriala sau a asezarilor. Ele au fost proiectate si construite, in cea mai mare parte, intr-o perioada in care veniturile economice erau mai importante decat impactul produs asupra mediului inconjurator.

Etapa conceptuala

In aceasta faza, gama initiala de optiuni se reduce la cele care sunt considerate practice si merita detaliate.

Se lucreaza pe baza ridicarilor topografice ale terenului, studiilor geotehnice, a diferentelor de nivel ale apei amonte/aval, a hidrografului debitelor etc. Se tine seama de caracteristicile populatiei de pesti (marime, dimensiuni, forta) precum si de existenta altor amenajari in amonte si aval de bariera analizata.

Este etapa in care sunt implicati specialisti din diferite domenii pentru acoperirea complexitatii fenomenelor cu care se lucreaza.

Etapa de elaborare a studiului de fezabilitate

In aceasta faza se analizeaza oportunitatea utilizarii oricarei variante identificate in etapa anterioara, fiind acum investigata in profunzime, iar variantele tehnice sunt pregatite pentru optiunea (optiunile) recomandate pentru proiectarea detaliata finala. Tot in aceasta etapa se avanseaza o valoare estimata a investitiei. Aceasta valoare include atat contravaloarea lucrarilor de constructii-montaj, cat si a avizelor, autorizatiilor, proiectarii, avizarii si a probelor tehnologice.

Elaborarea proiectului tehnic si a detaliilor de executie (caiete de sarcini)

Pe baza solutiei recomandate din studiul de fezabilitate, a expertizelor tehnice si a studiilor biologice si hidrologice efectuate se realizeaza proiectul tehnic de realizare a amenajarii. Acest proiect este completat de detalii de executie si montaj precum si de caiete de sarcini, necesare in etapa licitarii si executiei lucrarii.

Construirea

Etapa de realizare a obiectivului este poate cea mai importanta de pana acum. Atribuirea lucrarii de constructie unui constructor experimentat, si sub supravegherea de catre diriginti de santier avizati, reprezinta o mare parte din succesul functional al amenajarii scarii de pesti.

Respectarea detaliilor tehnice si a caietelor de sarcini este foarte importanta pentru ca functionabilitatea scarii sa fie in parametrii proiectati. Mai mult, uneori pe timpul executiei lucrarilor, constructorul, cu aprobarea proiectantului, poate aduce imbunatatiri structurii.

Monitorizarea constructiei pe perioada exploatarii

Pentru obtinerea avizului de functionare a obiectivului economic ar trebui sa fie necesara obtinerea, in prealabil, a unui certificat ce atesta gradul de eficienta a scarii de pesti realizate. Acesta necesita prezentarea a doua aspecte: functionarea hidraulica si respectiv eficacitatea trecerii pestilor. Studiile pentru obtinerea acestui aviz ar trebui efectuate de alti specialisti decat cei implicati in consultanta, proiectarea sau construirea scarii.

Intretinerea

Activitatea de intretinere a constructiei si instalatiilor este una foarte important ce necesita echipamente adecvate si personal instruit in acest sens. Evolutiile ulterioare ale regimului de scurgere a apei, mobilitatea albiei in tronsonul amenajat, dezvoltarea vegetatiei ripariene pot afecta buna functionare a scarii de pesti.

Implementarea unui program de control al functionarii eficiente a scarilor de pesti este necesar, pentru ca pasajul de pesti sa fie mentinut functionabil in timp la cei mai buni parametri. Orice neconformitate a acesteia, odata inregistrata de catre o comisie atestata in acest sens, sa produca suspendarea activitatii agentului economic ce utilizeaza structura hidrotehnica, pana la remedierea deficientelor.

Barierele transversale intalnite pe cursul raurilor difera, speciile de pesti difera, astfel ca un singur tip de pasaj de trecere a pestilor nu este suficient.

DESPRE AUTOR

Daniel Constantin Diaconu este conferentiar universitar doctor habil in cadrul Facultatii de Geografie, Universitatea din Bucuresti, catedra de Meteorologie - Hidrologie si secretar stiintific in cadrul Centrului de Analiza Integrata si Management Teritorial. A absolvit cursurile Facultatii de Geografie, Universitatea din Bucuresti si a Facultatii de Hidrotehnica, Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, ca apoi sa sustina teza de doctorat la Academia Romana. Activitatea de perfectionare a reprezentat un proces continuu, astfel ca s-au urmat o serie de cursuri de specializare si obtinere de atestate de calificare precum Auditor de Mediu, Manager de Proiect, Formator, Evaluator de Proiecte, Expert in accesarea Fondurilor Europene structurale si de coeziune, dar si de Specialist in ape subterane in cadrul ANRM sau a atestatului de abilitare in cadrul MEN.

Experienta tehnica si stiintifica a fost dobandita si prin multiplele colaborari avute cu institutii precum Metroul S.A., Societatea Nationala a Apelor Minerale S.A., sau in cadrul Ministerului Mediului, Apelor si Padurilor, dar si in companii private de proiectare si consultanta, care au condus la perfectionarea stiintifica in domeniul resurselor de apa.

Lucrarea intitulata „Conectivitatea longitudinala a raurilor. Masuri structurale” reprezinta o continuare a liniei publicistice in care se inscriu volumele anterioare, precum: „Resursele de apa din bazinul raului Buzau”, „Analiza spatio-temporala a resurselor de apa din bazinul Arges”, „Evaluarea ecosistemelor si serviciilor ecosistemice din Romania”, „Procesul MAES in Romania. Natura si deciziile publice (N4D)” sau „Apa din perspectiva geografica”.

Cartea se doreste a fi un vector de informatie pentru noile generatii de specialisti ce lucreaza in domeniul apelor, dar si pentru actualii factori de decizie din domeniul gospodaririi resurselor de apa, dar mai ales de asigurare a biodiversitatii acesteia. Chiar daca in acest moment pe plan Mondial exista specialisti ce proiecteaza constructii hidrotehnice de dimensiuni incredibile, pasajele de trecere a pestilor peste aceste obstacole sunt proiectate inadecvat sau de cele mai multe ori lipsesc. La peste 100 de ani de la primele amenajari a scarilor de pesti s-a realizat cea maigrandioasa amenajare hidroenergetica si de navigatie din lume „Tree Gorges Dam”. Un baraj cu o lungime de 2335 m, cu o inaltime de 181 m ce colecteaza apa de peste 1 milion de km patrati si genereaza anual 87 TWh. Proiectantii au reusit sa realizeze inclusiv un lift de 102x18x3,5 m pentru nave de 3000 tone ce opereaza pe o inaltime de 113 m, dar nimic pentru tranzitul sturionilor (Acipenser sinensis) de pe acest rau.