SOLUTII INGINERESTI PENTRU PROTECTIA LITORALULUI ROMANESC CORELATE CU VALORIFICAREA POTENTIALULUI ENERGETIC
Data: 15-31 aprilie 2006
In cadrul conceptelor politice ale Uniunii Europene, de constituire a unor zone bine delimitate, cu probleme specifice comune - sociale, politice, economice, militare – Romania a elaborat proiectul original al constituirii zonei largite a Marii Negre, pana la Marea Caspica, bine primit de tarile membre.
Cercetarea romaneasca aplicativa din mediul universitar, asociatiile private ingineresti, ca membre ale societatii civile care studiaza de aproximativ trei decenii problema eroziunii tarmului Marii Negre, au o serie de solutii care se inscriu in obiectivele UE, pentru bunastarea populatiei si protectia mediului. Studiul acestor cercetari si eficienta proiectelor au fost analizate in cadrul unui seminar stiintific organizat in ziua de 3 martie a.c. de Fundatia pentru Reconstructia Ecologica si Dezvoltare Durabila (FREDD), Universitatea de Constructii Bucuresti si Societatea pentru Energii Recuperabile Inepuizabile si Noi (SPERIN). La lucrarile seminarului au participat unii dintre cei mai autorizati specialisti romani in domeniu, avand ca invitati delegatii din ministerele Mediului si Gospodaririi Apelor, Economiei si Comertului, Transporturilor, Constructiilor si Turismului, Educatiei si Cercetarii.
SOLUTII APLICABILE
Combaterea eroziunii marine prin scoaterea energiei valurilor din sistem, autor dr. ing. Constantin Iulian, brevet OSIM nr. 90571/1986
Informatii privind evolutia litoralului romanesc al Marii Negre: litoralul romanesc al Marii Negre, cu o lungime de 228 km, se intinde de la Bratul Musura, in nord, si pana la Vama Veche (granita cu Bulgaria), in sud. Acest litoral poate fi impartit conventional in doua sectoare: sectorul de nord, in lungime de 145 km, de la Bratul Musura la Capul Midia; sectorul de sud, in lungime de 83 km, intre Capul Midia si Vama Veche.
Daca sunt examinate documente mai vechi, se poate constata ca pe litoralul romanesc au avut loc in timp unele modificari datorate factorilor naturali. Spre exemplu, in dreptul plajei Modern de la Constanta, in urma cu 70-80 de ani existau doua strazi: strada Caramidari, care se continua dincolo de Biserica Greaca, si strada Scoalei. Aceste strazi cu case si gospodarii vechi s-au prabusit sub actiunea agresiva a valurilor. Din studierea inscrisurilor mai vechi si din calcule a rezultat ca inaintarea marii in uscat, in dreptul capului Constanta, a fost de cca 1,46 m/an. Aceasta inaintare ar fi continuat daca nu se construiau diguri de aparare in zona. Ar fi fost pierduta chiar si strada Mircea.
O buna parte a litoralului romanesc nu a fost si nu este nici acum protejata, iar acolo unde totusi s-au executat protectii, acestea continua sa fie distruse de valuri. Cauza nu a fost eliminata, amenintarea nu a disparut. S-a observat ca daca directia de actiune a valurilor este oblica fata de tarm, aluviunile antrenate spre tarm urmeaza directia valurilor, iar la retragerea acestora, aluviunile in tranzit, inclusiv materialul erodat, cad pe linia de cea mai mare panta a fundului. Aceasta miscare a apei conduce la antrenarea in dinte de ferastrau a aluviunilor si in ultima instanta la o deplasare generala, paralela cu tarmul, a particulelor solide.
In legatura cu eroziunea costiera, problemele mai importante sunt: studierea fenomenului in sine; combaterea acestui fenomen prin constructii ingineresti. In cadrul primei probleme, examinarea cauzelor a preocupat si preocupa in continuare pe cercetatori. Energia marii, inmagazinata si transmisa prin valuri, ocupa aici locul central. In ceea ce priveste a doua problema, cea a constructiilor de combatere a fenomenului, in decursul timpului s-au manifestat doua conceptii mai importante: a constructiilor disipatoare de energie si a constructiilor captatoare de energie.
Problema eroziunii costiere se afla de mai multi ani in atentia Ministerului Mediului si Gospodaririi Apelor din Romania si a Companiei Nationale Apele Romane, Directia Dobrogea – Litoral. Din lipsa de fonduri, monitorizarea acestui fenomen nu s-a putut face pana in prezent pe durate mari cu mijloace moderne, cu personal de inalta calificare, pe intreg litoralul romanesc al Marii Negre. Institutia din Romania care, cu mijloace modeste, s-a ocupat pe teren in mod sistematic de aceasta problema a fost AQUAPROIECT SA Bucuresti (fostul Institut de Cercetari si Proiectari pentru Gospodarirea Apelor, ICPGA), care si-a construit o baza de studii in natura la Mangalia (in prezent aflata in custodia GEOECOMAR) si care din anul 1996 studiaza eroziunile din zona, pe care le pune in corelatie cu energia agresoare a valurilor, masurata din ora in ora, zi si noapte.
Viteza de inaintare a marii in teritoriu are ca o consecinta imediata a acestei agresiuni, faptul ca zidul de sprijin de la piciorul falezei si care limiteaza plaja la Mangalia a cedat in mai multe locuri, punand in pericol constructiile importante amplasate pe aceasta faleza. Autoritatile locale au facut eforturi pentru a repara si intretine acest zid de sprijin, dar neactionandu-se asupra cauzei, ci doar asupra efectului, rezultatele nu pot fi considerate de durata. Situatii periculoase in Romania au aparut in zona Tuzla si a statiunilor Eforie (Nord si Sud) si chiar in statiunea Mamaia. Din cauza micsorarii plajelor din ultimii ani, turismul din Romania a avut de suferit. Trebuie avut in vedere ca pe litoral, in sezonul cald, sunt concentrate mai multe activitati conexe, care si ele sunt supuse gradului de interes reprezentat de activitatea de baza. Implicatia socio-economica este majora si de aceea se impun masuri imediate de stopare a fenomenului erozional.
Solutia digurilor captatoare de energie este o idee originala romaneasca, care a fost constatata odata cu examinarea cererii de brevet de catre comisiile de specialitate ale Oficiului de Stat pentru Inventii si Marci din Romania, examinare care a avut loc in anul 1986. Aceasta inventie brevetata (brevet Romania nr. 90571/1986), in scurt timp a inceput sa fie prezentata la diferite manifestari stiintifice, inserata fiind si in unele publicatii.
S-a constatat ca prin solutiile clasice de protectie, litoralul romanesc pierde continuu suprafete insemnate. Mai mult, eroziunile ajung sa se apropie amenintator de constructiile inalte de pe faleze, constructii care-si pot pierde stabilitatea in orice clipa prin subrezirea terenului de fundatie. Ideea digurilor captatoare de energie a fost acceptata ca solutie pentru viitor.
In ceea ce priveste combaterea eroziunii marine, opinia autorului este ca numai actionand asupra cauzei se va putea evita efectul. Altfel spus, solutia radicala a problemei consta in absorbtia si captarea energiei valurilor in larg. In acest mod, energia care distruge tarmul si constructiile va fi scoasa din sistem. Aceasta solutie de principiu conduce la recomandarea digurilor in larg, captatoare de energie, diguri dispuse paralel cu tarmul. In spatele acestor diguri se creeaza un aquatoriu favorabil adapostirii navelor pe timp de furtuna si mentinerii sub control a plajelor si falezelor. Solutia propusa are caracter de noutate absoluta in domeniu. Ea se mai impune si prin faptul ca incercarile de a salva concomitent plajele si falezele, in alte tari, au inregistrat esecuri. Astfel, Marea Britanie, dupa ce si-a consolidat unele zone de coasta cu pereti de protectie si diguri, a constatat ca valurile se descarca pe zonele neprotejate cu intensitate marita. Problema nu a fost rezolvata, ci doar deplasata.
Dupa cum se poate observa, in tari cu potential economic remarcabil nu s-a gasit inca solutia ca prin mijloace clasice sa fie aparate concomitent plajele si falezele. De aceea, solutia romaneasca bazata pe scoaterea energiei valurilor din sistem poate constitui o surpriza a viitorului nu numai pentru noi.
O NOUA SOLU]IE PENTRU PROTECTIA
SI REFACEREA PLAJELOR MARINE
Autori: dr.ing. C. Iulian, prof.dr.ing. D. Lazar, dr.ing. O. Luca, prof.dr.ing. G. Tatu, brevet nr. 120279 B1/15.02.2001
Autorii prezinta datele din brevetul care cumuleaza o lunga experienta a lor in studiul valurilor si, respectiv, al interactiunii valurilor si a curentilor marini cu tarmul.
Partial, brevetul valorifica o idee emisa in anul 1994 (Tatu G., Lazar D.P. - Using Wave Energy for Protecting the Sea Shore and for Seawater Depollution, World Renewable Energy Congress, Reading, U.K., 11-16 September 1994), si anume ca energia valurilor, pe langa actiunea acestora, in genere distructiva, de antrenare in larg a nisipului plajelor, poate fi folosita in mod constructiv tocmai pentru alimentarea cu nisip a acestora. Fenomenul acesta, descoperit de autori, se bazeaza pe transformarea miscarii din val, fara transport de masa, intr-o miscare cu transport de masa, prin deferlarea unor submerse.
Inventia se refera la o constructie hidrotehnica simpla si usoara, pentru protejarea plajelor marine la actiunea de degradare a acestora datorita valurilor sau curentilor litorali, pentru conservarea si consolidarea plajelor existente si pentru crearea de plaje noi.
Obiectul revendicat conform inventiei este un dig submers, etans la trecerea nisipului si care formeaza cu malul o incinta inchisa, respectiv o capcana de aluviuni perfecta, menita sa impiedice antrenarea in larg a nisipului, indiferent care este mecanismul antrenarii lui in larg (curenti de val sau curenti litorali) si indiferent care este sursa din care provine nisipul (alimentare cu nisip naturala sau artificiala a plajelor).
Constructia hidrotehnica usoara, conform inventiei, are urmatoarele avantaje: disipeaza o parte din energia valurilor, conducand la diminuarea procesului erozional al plajelor marine; impiedica antrenarea nisipului in largul marii de catre curentii creati de actiunea valurilor asupra tarmului sau de catre alte tipuri de curenti marini; capteaza, prin deferlare, nisipul in suspensie din apa marii, in perioadele de „mare agitata“; nu altereaza peisajul marin si nu stanjeneste activitatile nautice cu ambarcatiuni usoare; are un cost mic si o solicitare din valuri mult redusa.
RENATURALIZAREA APELOR MARII NEGRE
SI ENERGIILE EI AVANTAJOASE
TEHNICO-ECONOMIC
Autor prof. dr. ing. Mircea Dimitrie Cazacu
Rezolvarea acestor doua probleme nu o vedem posibila decat pe baza metodei folosintelor complexe, preconizata de distinsul nostru profesor Dorin Pavel, parintele Hidroenergeticii romanesti, caruia ii datoram in prezent procentajul de circa 30% al amenajarilor hidroenergetice din potentialul energetic total instalat, combinand armonios caracterul inepuizabil si nepoluant al acestei surse naturale de energie cu folosinte colaterale de apa pentru nevoile irigatiei, necesitatile de apa potabila si pentru piscicultura, amenajarea de lacuri si canale impotriva inundatiilor, cat si pentru sporturi nautice si agrement, coroborate cu transportul fluvial economic avantajos.
1. Astfel, cu tot procedeul nostru tehnic si economic avantajos de a aera apele uzate orasenesti prin proiectarea de suflante eficiente, executate la intreprinderile ICSIT Faur si VENTILATORUL din Bucuresti si instalate in unele orase precum Barlad, Husi, Targoviste etc., cat si studierea difuzorilor porosi produsi la ICPE-CA, concentratia nociva de hidrogen sulfurat se ridica cu circa 2 m in fiecare an, actualmente ajungand la izobata de 150 m, ceea ce va conduce la situatia ca in cateva decenii Marea Neagra va deveni o mare moarta, pestii vietuind acum doar pana la izobata de 50 m.
Procedeul propus pentru renaturalizarea apelor de adancime ale Marii Negre consta in aducerea lor la suprafata cu castig de energie si valorificarea lor prin producerea de acid sulfuric pur, hidrogen pentru combustie ecologica si deuteriu pentru fabricarea mai avantajoasa a apei grele necesare centralelor atomice actuale, cat si ca materie prima energetica pentru reactia de fuziune nucleara a viitorului omenirii. In acest scop avem la dispozitie doua brevete de inventie romanesti si toata dotarea tehnica necesara.
2. Pentru rezolvarea celei de a doua probleme, propunem construirea unei autostrazi marine la o distanta convenabila in fata tarmului, care sa asigure urmatoarele folosinte complexe: protectia plajelor si a litoralului romanesc impotriva eroziunii cauzate de valuri, prin utilizarea energiei lor inepuizabile si importante, egala pe micul litoral romanesc amenajabil (de circa 145 km) cu energia raurilor interioare, utilizand energia vantului adiacent autostrazii marine, ce intrece de cateva ori pe cea a Centralei Nuclear-Electrice de la Cernavoda, folosirea circulatiei rutiere de mare viteza pe directia nord-sud in aceasta parte a Europei, impiedicata in general de prezenta lanturilor de munti, precum si a circulatiei marine de mare viteza cu vehicule pe perna de aer si glisoare in zona lipsita de valuri dintre tarm si autostrada marina, cat si transferul foarte avantajos prin conducte al hidrocarburilor gazoase si lichide, ca si al produselor in suspensie sau containerizate.
Legat de aceasta aplicatie trebuie sa subliniem caracterul liniar al acestei investitii, ceea ce face ca ea sa nu necesite la inceput o suma importanta pentru a fi pusa in functiune, fiind sustinuta imediat de producerea avantajelor folosintelor ei complexe.
INSTALATII EOLIENE CUPLATE CU
AMENAJARI DE PROTECTIE COSTIERA
SI PORTUARA
Autor dr. ing. Petre Terzi
In prezent sunt solutii pentru amenajarea unui mare acvatoriu de aproximativ 2600 km2 de la Sf. Gheorghe pana la Vama Veche, prin amplasarea unui front de electrocentrale marine in larg, care ar juca rolul unor diguri flotante de aparare a litoralului romanesc.
Captarea energiei valurilor in larg, la o distanta optima de tarm, va avea in mod cert un efect protector asupra litoralului. Conceptiile teoretice elaborate pana in prezent trebuie completate cu studii experimentale, instalatii pilot, pentru determinarea solutiei optime de captare a energiei valurilor, a energiei eoliene si solare.
Pentru potentialul eolian trebuie precizat ca in aceleasi conditii meteorologice, viteza vantului este mai mare in zona marina decat pe uscat, iar densitatea vantului este mai mare la suprafata apei decat pe crestele muntilor (densitatea vantului are un rol important in calculul de captare). In concluzie, se poate afirma ca hidrocentralele bazate pe captarea valurilor marine trebuie echipate si cu turbine eoliene.
Calcule estimative demonstreaza ca pentru un front inalt de 1 m se produc 12.200 kWh/m2.an. O instalatie pilot amplasata intr-o zona puternic afectata de eroziune, cum ar fi Eforie Nord, va fi folositoare pentru studiile necesare determinarii optime de valorificare a energiei eoliene corelate cu protectia costiera.
Prin captarea energiei solare, folosind panouri cu celule fotoelectrice (conversie fotovoltaica) se estimeaza o energie de aproximativ 156 kWh/m2 an. Panourile fotovoltaice pot fi incluse in elementele constitutive ale frontului de electrocentrale.
Prin captarea globala a energiilor regenerabile (solara, eoliana si a valurilor) in cadrul unor amenajari in larg, amplasate de-a lungul coastelor romanesti ale Marii Negre, se estimeaza ca pentru fiecare metru liniar se pot obtine aproximativ 35.000 kWh/an, asigurand protectia litoralului.
MODELE NUMERICE DE PROGNOZA A
MODIFICARILOR MORFOLOGICE LOCALE ALE PLAJELOR IN PREZENTA LUCRARILOR COSTIERE
Autor dr. ing. Adrian Simbotin
In tarile cu traditie in proiectarea si executarea lucrarilor de inginerie costiera (SUA, Olanda, Marea Britanie, Franta s.a.) au fost puse la punct, in ultima perioada, modele numerice pentru prognoza evolutiei morfodinamice a plajelor. Aceste modele sunt concretizate prin pachete de programe pentru calculator, foarte performante, dar si foarte scumpe. Programele sunt executabile sub sistemul de operare Windows (95/98/NT/2000/XP), avand o interfata grafica prevazuta cu meniuri, bare de instrumente si comenzi rapide. Produsul este insotit si de un manual de utilizare pe CD-ROM.
a. Programul de calcul PLAJA 1 – model numeric pentru determinarea evolutiei plajelor in prezenta lucrarilor de protectie transversale
Modelul realizat se bazeaza pe principiul tendintei de evolutie a pantei plajei submarine catre profilul de echilibru caracteristic regimului valurilor incidente si granulozitatii materialului aluvionar constituent al plajei si pe ipoteza Pelnard-Considère (ipoteza „one-line“): daca profilul plajei tinde intotdeauna catre un profil unic (profilul de echilibru), atunci o singura linie, si anume linia apei, este suficienta pentru a descrie topografia plajei.
b. Programul de calcul Plaja 2D – model numeric pentru determinarea evolutiei plajelor in prezenta lucrarilor de protectie longitudinale
Programul simuleaza modificarile morfologice ale unui sector de plaja litorala supus actiunii valurilor, in prezenta sau in absenta lucrarilor de protectie, dand modificarile in timp ale geometriei plajei res-pective in functie de regimul valurilor incidente si de eventualul aport de aluviuni (nisip) din sectoarele invecinate.
c. Programul de calcul PLAJA MX – model numeric pentru determinarea evolutiei plajelor in prezenta lucrarilor de protectie mixte
Modelul realizat se bazeaza pe principiul tendintei de evolutie a pantei plajei submarine catre profilul de echilibru caracteristic regimului valurilor incidente si granulozitatii materialului aluvionar constituent al plajei si pe ipoteza Pelnard-Considère (ipoteza „one-line“): daca profilul plajei tinde intotdeauna catre un profil unic (profilul de echilibru), atunci o singura linie, si anume linia apei, este suficienta pentru a descrie topografia plajei.
Iopteze simplificatoare pentru programele PLAJA 1 si PLAJA MX: directia de propagare a valurilor constanta; unghiul dintre liniile crestelor valurilor si linia tarmului (unghiul de incidenta) relativ mic; viteza curentului litoral proportionala cu unghiul de incidenta al valurilor; cauza predominanta a modificarilor liniei plajei este transportul aluvionar longitudinal al sedimentelor de catre valuri si curenti marini.
*
* *
In prezent, in Romania functioneaza un consortiu implicat in cercetari aplicative, format din: Universitatea Politehnica Bucuresti (coordonator); Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti; INCD Geoecomar; SC ISPE SA; Fundatia pentru Reconstructie Ecologica si Dezvoltare Durabila; Institutul de Proiectari Transporturi Auto, Navale, Aeriene (IPTANA); Societatea pentru Promovarea Energiilor Regenerabile Inepuizabile si Noi (SPERIN).
Cei sapte parteneri au o indelungata experienta in domeniul protectiei costiere si valorificarii resurselor energetice recuperabile.
Actiunea consortiului se incadreaza in politica nationala din domeniul energetic privind Strategia de valorificare a resurselor energetice.
In perioada 22-24 iunie a.c., la Mangalia va avea loc Simpozionul international EROZIUNEA COASTELOR MARII NEGRE, SOLUTII INTELIGENTE, la care se vor prezenta urmatoarele: Eroziunea costiera, cauze si efecte; Energii regenerabile la Marea Neagra; Poluarea marina, tehnologii de curatare; Legislatia si educatia in domeniu.