Santul de Contur "back-flooding"


Articolul de fata descrie aspecte de design ce intervin in construirea unui sant de contur de tipul "back-flooding", creat si perfectat de catre Geoff Lawton.

Conectat la un iaz sau la un mic baraj, acest tip de sant de contur ofera cateva functii suplimentare:

  • creste aria de captare a iazului
  • surplusul de apa este disipat pasiv de-a lungul santului, fiind infiltrat in rezerva de apa a solului (irigare pasiva)
  • impiedica eroziunea vaii in cazul ploilor torentiale
  • creste stabilitatea barajului si capacitatea de dispersie nondistructiva, in cazul unui aflux excesiv de apa

 


Luand in calcul potentialul de eroziune al apei, informatiile prezentate aici au scopul de a evita greseli potential jenante, distructive si foarte costisitoare, ce pot aparea in momentul implementarii unei retele hidrografice (Earthworks).


Definitie din perspectiva Permaculturii

Santul de contur difera de santul de drenaj prin forma si functie. Spre deosebire de cel de drenaj, santul de contur nu este inclinat; fundul acestuia se afla la acelasi nivel pe toata lungimea sa si serpuieste in acord cu pattern-ul reliefului. Asta ii permite sa distribuie (si sa infiltreze pasiv) apa captata din orice sursa, pe intreaga suprafata a terenului, creand astfel nise specifice si esentiale unui FoodForest si efectului liminal (Edge Effect), de crestere a fertilitatii si abundentei unei proprietati.



Fig. 0: Sectiune prin santul de contur cu apa



1. Designul unui baraj traditional

Apa poate fi o forta foarte distructiva, iar pentru a evita pierderea costisitoare a unui perete de baraj (cazul barajelor de pamant) au evoluat o serie de conventii ce s-au dovedit a fi eficiente. Una dintre acestea este coronamentul (freeboard). Coronamentul este diferenta de inaltime dintre limita superioara a peretelui si nivelul deversorului (care determina inaltimea apei la capacitate maxima a barajului).

 



Fig 1.1: Coronament: diferenta de inaltime intre deversor si limita superioara a peretelui.


Deversorul are capacitatea de a gestiona fluxul unei inundatii, primite din zona de captare asociata in timpul unui eveniment de precipitatii exceptionale (1 la 100 de ani, ce poate aparea oricand). Impreuna cu acesta, coronamentul opreste apa sa curga peste peretele barajului, impiedicand astfel eroziunea acestuia. Pentru baraje mici de pamant, acesta este de 1m si permite 0.5m debit peste deversor si 0.5m pentru actiunea valurilor.

Atunci cand un baraj este imbunatatit cu un sant de contur invecinat sau o noua instanta de baraj-sant este implementata, coronamentul recomandat trebuie mentinut pentru a proteja barajul. In consecinta, coronamentul existent stabileste inaltimea apei in santul "back-flooding", care, la randul sau, este dictata de inaltimea deversorului.

 


Fig 1.2: Coronamentul determina inaltimea deversorului.


2. Modalitati de conectare intre sant si baraj

Exista o serie de optiuni disponibile pentru a conecta un sant de contur cu un baraj. Cateva dintre acestea sunt prezentate mai jos. In diagrame, andancimea apei din sant este exagerata, pentru a ilustra efectele si diferentele dintre acestea.


Optiunea 1. Santul de contur "back-flooding" deschis

Asta este optiunea la care se face rererire in mod general, cand este descris un sant de contur back-flooding:


Fig 2.1a: Capatul santului conectat cu barajul este deschis, implicit orice cantitate decenta de apa ce este captata de sant este deversata pasiv in baraj.


Fig 2.1b: In momentul in care nivelul apei in iaz/baraj ajunge la baza santului, nivelurile de apa din baraj si din sant cresc simultan, surplusul fiind eliminat prin deversor.


Fig 2.1c: Deoarece dambul santului este necompactat si are scopul de a infiltra, apa din sant este absorbita impreuna cu apa ce se afla in sectiunea superioara a bazinului.

In consecinta, daca coronamentul recomandat (1m) este respectat si adancimea apei din sant este de 40cm, in urma infiltrarii apei in sant, inaltimea coronamentului devine 1.4m. Pentru fiecare 2500 m2 de suprafata ai bazinului, acesti 40cm pot fi priviti ca 1 megalitru mai putina apa stocata in baraj sau 1 megalitru in plus apa stocata in rezervele solului de-a lungul santului. Ceea ce, in functie de preferinte si prioritatile managerului proprietatii, se poate traduce prin mai putina apa disponibila pentru animale si irigare prin picurare din baraj sau fertilitate crescuta si irigare pasiva pe terenurile de sub santul de contur.

Un dezavantaj al acestei optiuni de design consta in faptul ca, pana in momentul in care barajul este plin, foarte putina apa va fi infiltrata in sant. In consecinta, terenurile ce se afla in aval de sant vor fi drenate, in loc sa fie hidratate.


Optiunea 2. Buza de divizare

A doua optiune consta in plasarea unei buze de pamant nederanjat sau compactat intre sant si baraj. Inaltimea acesteia este de aproximativ 100mm sub inaltimea deversorului (supraplin).


Fig 2.2a: Apa captata ramane in sant, pana cand ajunge la inaltimea buzei de pamant. Apoi surplusul de apa va alimenta barajul.


Fig 2.2b: In momentul in care barajul este plin, masa de apa comuna din baraj si sant va creste pentru inca 100mm, pana cand inaltimea deversorului este atinsa.


Fig 2.2c: In urma unor precipitatii ridicate, datorita buzei de pamant separatoare, barajul isi va mentine nivelu,l in vreme ce apa din sant se va infiltra.

Optiunea aceasta elimina posibilitatea pierderii volumului de apa din baraj si creste frcventa cu care este hidratat solul adiacent santului. Dezavantajul consta in faptul ca barajul este alimentat de catre santul de contur doar daca acesta este plin.


Optiunea 3. Santul de contur conectat printr-o teava

Aceasta optiune include o teava corugata, pozitionata pe fundul santului, conectand santul si barajul. Ofera control managerului proprietatii asupra felului in care se comporta apa din acest sistem. Exista mai multe variatii ale acestei optiuni. Iata, pentru inceput, elementele de baza:


Fig. 2.3a: Daca umplerea barajului este prioritara, teava este mentinuta deschisa, iar sistemul se comporta ca in optiunea 1.


Fig. 2.3b: Daca hidratarea pomilor ce se afla mai jos de sant este prioritara, teava este inchisa, iar sistemul se comporta ca in optiunea 2.

Fig. 2.3c: Cand nivelul apai in baraj ajunge la baza santului, nivelul acesteia continua sa creasca simultan cu apa din sant, fiind apoi deversata daca este cazul.


Fig. 2.3d: Blocarea tevii permite barajului sa mentina intregul volum de apa disponibil.


Fig. 2.3e: Cand barajul este plin si santul gol, teava poate fi deschisa pentru a permite umplerea si hidratarea santului.


3. Aspecte ale Design-ului

Cateva puncte de luat in considerare, cu privire la amplasare, dimensiuni si distantarea santurilor de contur:


Amplasarea

Amplasarea unui sant de contur "back-flooding" va fi dictata de obicei de existenta unui iaz, baraj sau de o formatiune a terenului ce poate facilita crearea unui baraj.

In cazul in care santul si barajul sunt construite in acelasi timp, amplasarea va fi decisa in functie de:

  • plasarea cea mai eficienta si economica a barajului, luand in considerare forma vaii in care este construit, sau
  • construirea barajului intr-o pozitie mai putin eficienta, pentru a beneficia de avantajul unui volum mai mare al captarii, dat de o sursa de apa speciala, ce poate fi exploatata de catre santul de contur (ca de exemplu un izvor pe teren, un sant de drenaj pe marginea strazii sau o alta vale in continuare, in jurul peisajului).


Dimensiunea

Dimensiunea si spatierea corecta a santurilor de contur reprezinta un echilibru intre o serie de factori, incluzand climat, intensitatea ploilor, tipul de sol, vegetatia de pe aria de captare si practicile de management al proprietatii.


Solul

Construirea santurilor de contur sau a barajelor pe soluri dispersive este contraindicata, deoarece poate aparea fenomenul de eroziune tunelara sau sufozionala.

Solurile compactate vor necesita remediere, pentru a incuraja infiltrarea.

Salinitatea: (este necesara grija suplimentara, in zonele cu salinitate pronuntata)

  • procesul de infiltratie crescuta, datorita unui sant de contur, poate contribui la ridicarea salinitatii la vale
  • presiunea hidraulica creata asupra apelor subterane sarate de catre santuri inguste si dese va fi mai mica decat cea creata de 2 santuri mari
  • este indicat sa se evite taierea in adancime a solului in zone sarate. In schimb se poate opta pentru infiltrarea de suprafata, ce are mai multe sanse de a crea o lentila de apa dulce (in special in cazul terenurilor in panta)


Capacitatea maxima a santului

Adancimea apei din sant va fi determinata de inaltimea deversorului (supraplin) si de baza santului.

In cazul in care avem de-a face cu un potential flux mare de apa captat de catre baraj, este necesar ca dambul santului sa aiba un coronament suficient de mare deasupra supraplinului, pentru a face fata nivelului ridicat al apei (insa nu la fel de mare ca cel al barajului pentru ca valurile nu prezinta aceeasi problema).

Un alt factor ce trebuie luat in considerare este raportul dintre dambul format si solul initial acoperit de apa. Un raport de 50:50 asigura suficienta hidratare a dambului pentru a sustine pomi tineri, proaspat plantati.

 


Fig 3.1

 

Un astfel de sistem creeaza rezilienta in fata unei posibile secete si creste extrem de mult fertilitatea, abundenta si numarul niselor ce pot fi fructificate pe teren. In timp ce un baraj sau iaz creeaza posibilitatea de acvacultura si ofera un volum de apa considerabil, ce poate fi folosit la irigarea pasiva, santul de contur este ideal pentru stabilirea unui FoodForest si pentru hidratarea sau drenarea solului de la vale. Implicit valoarea financiara, cat si estetica a proprietatii creste. Fertilitatea unui design este data in primul rand de conexiunile benefice dintre elementele acestuia. Desi in acest articol sunt prezentate doar 2 elemente, sistemul in sine este unul complex, compus dintr-o pletora de elemente interconectate; in special elementele productive si autosuficiente, in acord cu pattern-urile naturale. Succesul implementarii depinde in primul rand de o topografie precisa, mai ales daca este vorba de o retea de iazuri, baraje si santuri de contur ce le conecteaza.