Combaterea excesului de umiditate a solului - efectele excesului de apa

1 Excesul de umiditate

La formarea materiei vegetale participa numerosi factori de mediu: lumina, caldura, apa, etc. Atat insuficienta cat si excesul unuia dintre factorii de mediu influenteaza nefavorabil dezvoltarea plantelor.

Astfel, apa aflata in exces in sol sau la suprafata acestuia, impiedica patrunderea aerului si a caldurii. Volumele mari de apa din sol tind sa reduca volumul de aer minim necesar pentru respiratia radacinilor plantelor si a microorganismelor aerobe, iar acestea incep sa sufere datorita lipsei de oxigen si in cele din urma mor prin axfixiere.

Fenomenele care determina aparitia excesului de apa in sol trebuie sa fie cunoscute bine pentru ca solutiile alese sa asigure o buna eficienta economica si in acelasi timp conservarea si ameliorarea continua a terenurilor. Cercetarile cu privire la solurile cu exces de umiditate, pentru cunoasterea si caracterizarea lor sub toate aspectele sunt de data relativ recenta, ele intensificandu-se in ultima vreme ca urmare a interesului pentru respectivele terenuri.

Un indicator al excesului de umiditate, acceptat de tot mai multi cercetatori, este reprezentat de cantitatea de apa care depaseste capacitatea pentru apa in camp sau echivalentul umiditatii active, altfel spus limita suctiunii de 1/3 atmosfere (respectiv mai mica). Un alt indicator al excesului de umiditate este considerat a fi limita de 10-15 % din spatiul lacunar ocupat de aer, prag la care cresterea plantelor este limitata. Cantitatea de apa care tinde sa reduca volumul de aer din sol sub aceasta limita este denumita exces de umiditate.

Pentru caracterizarea formelor si treptelor de gravitate sub care apare excesul de umiditate, solul trebuie privit din diferite puncte de vedere: pedogenetic, fizic si ecologic, biologic.

Din punct de vedere pedogenetic, se considere soluri cu umezie excesiva, acele soluri in profilul carora se manifesta, cu intensitate variata, fenomene de hidromorfie ca urmare a proceselor de reducere sau a proceselor alternante de reducere-oxidare, si anume: fenomene de pseudogleizare, de gleizare si amfigleizare.

Din punct de vedere fizic si ecologic, se considera stare de umezire excesiva a solului, aceea stare in care continutul de apa depaseste capacitatea in camp, echivalentul umiditatii active si a continutului de apa la suctiunea corespunzatoare de 1/3 atmosfere sau mai putin, in functie de textura; volumul de aer in spatiul poros al solului este sub 10 % pentru orizonturile minerale si organominerale, pe adancimea in care se dezvolta radacinile plantelor; apare consistenta moale, lipicioada, in solurile cu un continut suficient de fractiune argiloasa si proafoasa, respectiv aderenta pe suprafete active ale masinilor si uneltelor de lucrare a solului; se acumuleaza bioxid de carbon in atmosfera solului, chiar metan si alte gaze toxice pentru vegetatie, in solurile mlastinoase, ca urmare a suprimarii sau slabirii excesive a schimbului de gaze cu atmosfera; se creeaza conditii de anaerobioza pentru viata din sol.

Sub aspect biologic, starea de umezire excesiva avansata se caracterizeaza pin axfixierea tot mai pronuntata a radacinilor plantelor, slabirea activitatii microorganismelor aerobe, obligate sa-si procure oxigenul prin reducerea oxizilor ferici, manganici si a nitritilor, precum si a altor compusi oxidati, cresterea numarului si a activitatilor microorganismelor anaerobe, a gazelor toxice si a altor substante toxice in sol.

2 Sursele de apa si factorii care favorizeaza excesul de umiditate

Precipitatiile abundente, apa freatica cu nivel ridicat, apa raurilor in perioada de inundatie si apa de irigatie in exces constituie principalele surse de apa care contribuie la formarea excesului de umiditate.

Factorii care favorizeaza formarea excesului de umiditate de la suprafata solului sau din profilul acestuia se impart in factori naturali si antropici. Dintre factorii naturali, cei mai importanti sunt:

.. clima este factorul cu ponderea cea mai mare in formarea excesului de umiditate si actioneaza prin elementele sale principale: precipitatii, temperatura, etc.

.. relieful, depresionar sau plat, putin fragmentat, cu pante mici si drenaj extern defectuos favorizeaza stagnarea sau scurgerea apei cu viteze foarte mici, umezirea excesiva a solurilor si implicit formarea excesului de umiditate,

.. reteaua hidrografica influenteaza drenajul natural al terenurilor vecine prin densitate si adancime;

.. hidrogeologia anumitor teritorii, caracterizata prin situarea apei freatice in apropierea suprafetei solului precum si circulatia cu viteza redusa a acesteia favorizeaza formarea excesului de apa sau chiar baltiri temporare ale apei la suprafata solului in anii ploiosi, prin formarea unor straturi suprafreatice.

.. conditiile pedo-litologice influenteaza in mare masura drenajul intern al solului si amplifica efectele altor factori naturali sau artificiali.

Factorii antropici cuprind interventiile omului prin care se modifica in sens negativ bilantul apei pe un anumit teritoriu. Prin exploatarea nerationala a amenajarilor pentru irigatii, printr-o agrotehnica necorespunzatoare si printr-o serie de lucrari de acumulare si barare a scurgerilor, omul poate contribui la formarea excesului de umiditate.

3 Efectele excesului de apa

Excesul de umiditate determina in sol aparitia unor procese complexe, de ordin chimic, fizic si biologic, care au efecte negative asupra cresterii si dezvoltarii plantelor, precum si asupra solului. Printre procesele produse in sol de umezirea excesiva se numara pseudogleizarea, gleizarea, amfigleizarea – in functie de sursa de apa – si salinizarea sau alcalinizarea – cand apele in exces au un continut ridicat in saruri solubile.

In cazul proceselor de pseudogleizare, gleizare sau amfigleizare gradul de aerarea al solului este mult redus datorita volumului de apa ridicat. In aceste conditii este stanjenita activitatea microorganismelor aerobe, care asigura descompunerea materiei organice in compusi simpli asimilabili de catre plante.

Activitatea biologica este dirijata astfel spre anaerobioza. Cu cat excesul de umiditate este mai pronuntat, cu atat se intesnifica mai mult procesul bacterian anaerob, determinand fenomene de reducere in alterarea materiei minerale din sol. Procesele de pseudogleizare, gleizare sau amfigleizare provoaca o compactare excesiva a solului, reducand in mare masura permeabilitatea acestuia.

Umezirea excesiva a solurilor determina formarea unui sistem radicular superficial al plantelor, afectand puternic dezvoltarea acestora.

De asemenea, excesul de apa influenteaza nefavorabil si regimul termic al solului. Solurile afectate de excesul de umiditate sunt mai reci si se incalzesc mai incet decat solurile normale.

Proiect: Europa suprafata si intindere - limite, relieful si tarmurile Europei Referat: Atena - muntele Parnitha, muntele Athos

Prin urmare, umezirea excesiva determina in sol un regim nefavorabil de aer, caldura, biologic si nutritiv, cu consecinte nefaste atat asupra solului, prin micsorarea fertilitatii, cat si asupra plantelor care nu gasesc conditii normale de crestere si dezvoltare. In plus, excesul de umiditate favorizeaza atacul diferitelor boli si aduce daune si altor sectoare de activitati prin deteriorarea drumurilor de acces, a infrastructurii constructiilor, etc.

4 Studii necesare pentru proiectarea sistemelor de desecare-drenaj

Alegerea solutiei optime in proiectarea lucrarilor de imbunatatiri funciare depinde de pregatirea, capacitatea de analiza, precum si de documentarea proiectantului cu privire la cadrul natural al zonei, comportarea lucrarilor de imbunatatiri funciare si conditiile socio-economice. Studiile necesare pentru proiectarea sistemelor de desecare-drenaj sunt :

.. studiile climatice sunt intocmite pe baza inregistararilor efectuate la statiile meteorologice pe o perioada de 30 de ani, din care cel putin 20 de ani consecutivi si cuprind date referitoare la regimul temperaturii aerului si solului, umiditatii aerului, precipitatiilor atmosferice, excedentul si deficitul de apa pe perioade, evapotranspiratia si regimul vanturior ;

.. studiile topografice se concretizeaza in planuri de situatie ale bazinelor hidrografice, al cursurilor de apa care traverseaza sau delimiteaza suprafata de desecat si planul versantilor inclinati;

.. studiile hidrologice se refera la regimul scurgerilor de suprafata, regimul scurgerilor de pe versanti inclinatii precum si al scurgerii apelor din emisarii naturali in punctele de evaluare ;

.. studiile hidrogeologice trebuie sa cuprinda date cu privire la regimul apelor freatice: debitul freatic cu indicarea directiei si vitezei de scurgere, regimul nivelurilor, mineralizarea si chimismul apelor freatice ;

.. studiile geotehnice contin datele necesare cu privire la conditiile de fundare, dimensionare si executie a lucrarilor din pamant si a constructiilor hidrotehnice;

.. studiile pedologice trebuie sa furnizeze datele cu privire la factorii pedolitologici care favorizeaza excesul de umiditate, precum si proprietatile, fizice, hidrofizice, chimice si hidrosaline, drenajul natural al solurilor, factorii pedogentici naturali si antropici, intensiatea, natura si adancimea gleizarii si a pseudogleizarii ;

.. studiile agro-economice cuprind datele necesare caracterizarii generale a zonei, folosintele teritoriului prezente si in perspectiva, populatia activa, proprietarii de terenuri, etc. ;

.. studiile privind resursele locale de materiale de constructii vor preciza natura, rezervele si calitatile materialelor cum sunt : piatra, argila, nisip, pietris, material lemnos pentru confectionat fascine. Vor fi indicate conditiile de exploatare, distantele si mijloacele de transport, costul acestora.

5 Tipuri de drenaje

Inlaturarea apei in exces de la suprafata solului si din profilul solului se poate realiza pe cale naturala sau artificiala. Drenajul natural al solului se realizeaza atunci cand conditiile de relief, de sol si cele hidrogeologice ce caracterizeaza un anumit teritoriu asigura mentinerea nivelului apei freatice la adancimi mai mari decat adancimea critica de inmlastinire sau salinizare a solului, iar apa din precipitatii sau irigatii, aflata la un moment dat in exces la suprafata sau

in profilul solului este inlaturata intr-un timp scurt, fie prin scurgere la suprafata, fie prin infiltratie in adancime. Drenajul natural se imparte in drenaj natural extern – influentati de relief prin formele specifice, gradul de framantare si pantele terenului – si drenaj natural intern – influentat de permeabilitatea solului si subsolului, succesiunea straturilor, inclinarea acestora, etc.

Drenajul artificial de suprafata este necesar pentru inlaturarea apelor stagnante la suprafata sau in partea superioara a profilului de sol. Acest tip de drenaj se realizeaza printr-o retea de canale deschise de colectare si evacuare, prin lucrari de nivelare in panta sau de modelare a terenului, prin drenaj cartita, prin lucrari agrotehnice adecvate si prin adancirea retelei hidrografice de

colectarea a apelor.

Drenajul artificial subteran se realizeaza cu scopul de a cobora nivelul apei freatice la o adancime de la care sa nu influenteze in mod negativ dezvoltarea plantelor si evolutia solurilor. In functie de modul de captare, conducere si evacuare a apei in exces, drenajul subteran se clasifica in:

.. drenaj orizontal – consta intr-o retea de drenuri absorbante si colectoare care preiau si transporta apa gravitational in canale deschise de evacuare sau direct in emisar; drenurile absorbante pot fi inlocuite cu o retea de canale deschise;

.. drenajul vertical sau prin puturi – se compune dintr-o serie de puturi absorbante si colectoare, care asigura coborarea nivelului apei freatice din raza de actiune prin colectarea si evacuarea apei in exces gravitational (in straturi acvifere libere, profunde) sau prin pompare; coborarea nivelului apei freatice se poate utiliza numai atunci cand apa pompata se foloseste la

irigatii, cand inaltimea de pompare nu este mare, iar debitul stratului acvifer este ridicat;

.. drenajul mixt – reprezinta o combinatie intre drenajul orizontal si cel vertical,aplicand fiecare tip pe suprafetele cele mai favorabile, in functie de eficacitatea si costurile de executie si exploatare.

3. MATERIALELE GEOSINTETICE

Materialele geosintetice sunt produse cu structura plana realizate din materiale polimerice si care sunt utilizate impreuna cu pamanturile, rocile sau alte materiale. Evolutia materialelor geosintetice pe plan international a fost una spectaculoasa, poate cea mai spectaculoasa din domeniul materialelor si tehnologiilor pentru constructii, in doar zece ani reusind sa ajunga de la statutul de material specific, minor, la o industrie internationala cu miliarde de dolari cifra de afaceri, la miliarde de metri patrati pusi in opera si la tehnologii adiacente si domenii de aplicare ce nu inceteaza sa se dezvolte si sa se extinda. Romania a descoperit avantajele acestor materiale, in special ale geotextilelor, in anii `70, gratie unui colectiv extrem de restrans de specialisti si profesori. In perioada 1970-1989 s-au produs si utilizat in tara noastra cantitati relativ insemnate de geotextile netesute, cu bune rezultate. Dupa 1989 a existat o perioada de cativa ani cand, urmare a reducerii drastice a investitiilor, cantitatile de geosintetice utilizate au fost diminuate. Aceasta perioada a avut insa importanta ei pentru domeniu, ea fiind o etapa de informare, in care cantitati masive de informatii tehnice au patruns in tara prin intermediul revistelor de specialitate, al participarilor la conferinte internationale si al producatorilor occidentali de geosintetice.

3.1 Functii si tipuri de materiale geosintetice

Functiile indeplinite de geosintetice sunt: filtrarea, drenarea, etansarea, protectia, separarea, armarea, controlul antierozional si functia de container. Un material geosintetic poate fi utilizat pentru una sau mai multe functii.

Geotextilele sunt tesaturi permeabile realizate din fibre sau fire textile. Majoritatea sunt realizate din fibre sintetice, dar exista si geotextile realizate din fibre naturale (iuta, de exemplu). Polimerii utilizati sunt polipropilena, poliesterul, polietilena si poliamida sub forma de fibre sau fire (monofilament, multifilament etc.). Geotextilele pot fi: tesute, netesute, tricoturi, consolidate prin intertesere sau termosudare. Sunt utilizate in special pentru functiile hidraulice (filtrare, drenare), dar si pentru separare, armare, protectie si containere. Cu rol de filtru, geotextilele pot fi utilizate la diferite tipuri de constructii: ziduri de sprijin, drumuri si cai ferate, depozite de deseuri, constructii hidrotehnice, etc. Geotextilele cu functie drenanta

se utilizeaza la: sistemele de drenaj ale diferitelor constructii (baraje, ziduri de sprijin, drumuri, cai ferate, depozite de deseuri), pentru realizarea de saltele drenante, bariere anticapilare sau drenuri verticale pentru accelerarea consolidarii. Cu rol de armare, geotextilele de mare rezistenta se folosesc: la drumuri, cai ferate, ramblee sau depozite de deseuri fundate pe terenuri slabe, la realizarea de structuri de sprijin din pamant armat, la realizarea de taluzuri abrupte armate, la lucrari de reabilitare a pantelor alunecate, etc. Geotextilele antierozionale se

utilizeaza pentru protectia pantelor contra eroziunii de suprafata in diverse aplicatii. Containerele din geotextile sunt elemente discontinue (saci) sau continue de elemente umplute cu material granular, beton sau alte materiale utilizate la: consolidarea si protectia malurilor, protectia fundatiilor sub apa, piloti in terenuri moi, diguri, praguri in albie sau protectii costiere.

Geogrilele sunt retele polimerice regulate cu ochiuri suficient de mari (1-10 cm) pentru a permite patrunderea materialelor granulare. Pot fi: biaxiale (bietirate), monoaxiale (monoetirate), cu noduri integrate (asigura continuitatea in dreptul nodurilor), tesute, lipite etc. Sunt utilizate in principal la ranforsarea masivelor de pamant (functia de armare) pentru: armarea stratului de agregate din fundatia drumurilor, a stratului de balast la caile ferate, a umpluturilor, rambleelor, digurilor si barajelor sau a imbracamintilor asfaltice; stabilizarea si reabilitarea pantelor instabile, realizarea de structuri de sprijin (ziduri) din pamant armat, la saltele geocelulare pentru constructii realizate pe terenuri moi sau umpluturi neomogene, in scopul maririi capacitatii portante a acestora.

Georetelele sunt produse cu structura plana deschisa, sub forma de retea, formate din nervuri ce se intersecteaza sub diverse unghiuri. Sunt utilizate de regula impreuna cu un geotextil, geomembrana sau alt material care sa previna patrunderea particulelor de pamant in interiorul retelei. Se pot include in aceasta categorie si produsele polimerice utilizate ca protectie antierozionala si care se pot prezenta sub diverse forme. Cu functie de drenaj, georetelele se utilizeaza singure sau in asociatie cu alte materiale geosintetice (geotextile de obicei) pentru terenurile de fundare (de exemplu pamanturi sensibile la inghet) sau la diferite

constructii (ziduri de sprijin, depozite de deseuri, baza rambleelor etc). Cu functie antierozionala, georetelele se utilizeaza pentru protectia pantelor, cu rol

permanent sau temporar, pana cand se dezvolta vegetatia. In acest caz ele se pot asocia cu alte materiale naturale sau geosintetice.

3.2 Avantajele utilizarii materialelor geosintetice

Folosirea geosinteticelor in lucrarile de imbunatatiri funciare prezinta numeroase avantaje, unele cu caracter general, altele legate de aplicatia specifica pentru care sunt utilizate. Ca orice material fabricat in mod controlat, prezinta avantajul omogenitatii proprietatilor pe toata suprafata si a disponibilitatii pe orice amplasament. Punerea in opera este facila, materialele fiind livrate in rulouri care sunt apoi derulate, manual sau mecanizat, timpul de executie fiind in cele mai multe cazuri mult redus fata de solutiile clasice.

In cazul geosinteticelor cu functie de armare se obtine o imbunatatire considerabila a proprietatilor mecanice ale pamantului, ceea ce permite realizarea de structuri altfel imposibile (structuri de sprijin verticale sau apropiate de verticala, pante abrupte, etc.).

Materialele cu functie drenanta sau filtranta s-au impus prin usurinta cu care este realizat un sistem de drenaj, fara a fi nevoie de aport de material granular sortat.

In ceea ce priveste pretul de cost, la prima vedere, avantajele acestor noi tehnologii si produse ascund costuri ridicate, dar la o analiza mai atenta, care sa ia in considerare beneficiile financiare ale reducerii timpilor de executie, instalare etc., ale transportului de materiale minerale de la distante uneori apreciabile, ale sigurantei, rezulta reduceri de cost evidente.