8/19/2019 12 Vacaresti

1/8

3.6.4. MODELAREA ATENUARII UNDELOR DE VIITUR Ă ÎN SISTEME CUPLATE LAC-POLDER TIP VAC ĂREŞTI

3.6.4.1. Acumularea V ă c ă re ş ti. Caracteristici constructive ş i func ţ io–nale. Nodul hidrotehnic Văcăreşti situat pe râul Dâmboviţa în amonte deBucureşti, constituie una din lucr ările de bază din cadrul schemei de apărare acapitalei împotriva inundaţiilor.

Acumularea Văcăreşti are un volum total de 53,7 milioane m3, fiinddespăr ţită printr-un dig longitudinal în două compartimente :a) lacul Văcăreştişi b) polderul Văcăreşti. Cota coronamentului digului de compartimentare estede 240 mdM, digul aval pentru închiderea polderului are la coronament cota240,5 mdM, iar barajul frontal al lacului cota 241,5 mdM.

Nodul hidrotehnic Văcăreşti este prevăzut cu următoarele dispozitive deevacuare a apelor mari:

− Evacuator frontal , echipat cu două stavile clapet, acţionate hidraulic,care în poziţie ridicată asigur ă în acumularea permanentă păstrarea nivelului lacota 237,00 mdM (NNR).

− Dou ă goliri de fund , amplasate în mijlocul deschiderilor deversante.

− Desc ă rc ă tor lateral pentru admisia apelor mari din lac în polder, cotamedie a crestei deversante fiind 237,25 mdM. Apa deversează din acumularea permanentă într-un canal, care prezintă un prag în zona de acces la polder (cota pragului polderului 00,227CPP = mdM), împiedicând astfel inundarea acumu– lării nepermanente pentru debite deversate mai mici de 75 /sm3 ; aceste debitesunt evacuate spre aval prin galeriile de deschidere ale polderului, situate lacelălalt capăt al canalului de acces. Cele două galerii de descărcare sunt prevă – zute cu stavile, care în poziţie normală sunt deschise, închiderea lor având loc

8/19/2019 12 Vacaresti

2/8

doar în momentul în care se decide inundarea polderului. Debitul de 75 /sm3 deversat în polder se atinge când nivelul în lac ajunge la cota 237,90 mMN.

Exploatarea în perioade de viitur ă are în vedere faptul că la debite evacuatemai mari de 250 /sm3 se produc inundaţii în aval; pagubele devin importantecând debitele maxime depăşesc 320 /sm3 . Pregolirile pentru mărirea tranşeinepermanente din lac sunt limitate atât de valoarea debitului maxim admisibil înaval, cât şi de timpul de anticipare care este numai deşapte ore. Prinregulamentul de exploatare, inundarea polderului este permisă numai pentruviituri cu %1max => pQQ = 660 /sm3 .

La viituri având debitul maxim mai mic decât această valoare, clapeţii de ladescărcătorul frontal sunt coborâţi când nivelul din lac ajunge la cota237,20 mdM, pentru a evita creşterea nivelului apei în acumulare.

3.6.4.2. Model pentru simularea sistemului lac-polder.3.6.4.2.1. Schematizarea acumul ă rii . Acumularea Văcăreşti poate fi repre–

zentată schematic ca în figura 3.66.

Figura 3.66. Schematizarea acumulării Văcăreşti.

Semnificaţia notaţiilor este următoarea:)(t Q a - debit afluent în acumularea permanentă la momentult ;)(t QQ - schimb de debit lac-polder;

)(t QE j - debit evacuat din lac în aval printr-un evacuator de tip j (centrală, priză, golire de fund, descărcător frontal cu clapeţiiridicaţi/ coborâţi);

)(t QP - debit evacuat din polder în aval;

8/19/2019 12 Vacaresti

3/8

)(t Q d - debitul total evacuat din lac, definit ca suma debitelordefluente:

∑=

+=n

j

j jd t QE t st QP t r t Q1

)()()()()( . (3.51)

Prin )(t s j s-a notat starea elementului j de golire din lac la momentult ;aceasta poate avea următoarele valori:

0 - elementul j este închis;0,5 - elementul j funcţionează la jumătate din capacitate;1 - este deschis un element de evacuare de tip j;2 - sunt deschişi doi elemenţi de evacuare de tip j.

Starea elementului de golire pentru polder r (t ) are următoarele valori: 0 - ambele goliri ale polderului sunt închise;2 - sunt deschise ambele goliri ale polderului.

3.6.4.2.2. Modelul matematic. Ecuaţiile diferenţiale ale tranzitării viiturii prin sistem sunt următoarele (Drobotş.a., 1990):

a) pentru lac:

∑=

=−−n

j

j jadt

dV t QE t st QQt Q

1)()()()( ; (3.52)

b) pentru polder:

dt

dVP t QP t r t QQ =⋅− )()()( , (3.53)

undeV şi VP reprezintă volumul apei din lac, respectiv din polder.Starea sistemului la un moment dat este complet caracterizată de următoarele

elemente:

)(t H - nivelul apei din lac;)(t HP - nivelul apei în polder;)(t r şi )(t s j - starea elementelor de golire pentru polderşi lac.

Variabilele care intervin în ecuaţiile diferenţiale (3.52)şi (3.53) sunt legatede variabilele de stare prin următoarele relaţii:

)( H V V = - curba capacităţ ii lacului;

8/19/2019 12 Vacaresti

4/8

)( HP VP VP = - curba volumelor pentru polder;),( HP H QQQQ = - debitul lac-polder, respectiv caracteristica descărcătorului

lateral care este funcţie de nivelul simultan al apei dinlac, respectiv din polder, sau numai din lac, cândscurgerea este neînecată; dacă HP H > , atunci 0>QQ şi curgerea are loc dinspre lac spre polder, iar dacă

HP H < , atunci 0

8/19/2019 12 Vacaresti

5/8

a) pentru lac:

),(),(2 11

11 ++

++ ++Δ

++= iiii

ai

ai

ii HP H DV HP H DV t QQ

V V ,

(i = 1,..., N ), (3.56)

unde termenii ),( ii HP H DV şi ),( 11 ++ ii HP H DV rezultă prin particularizareaexpresiei:

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎣

⎡

−−Δ= ∑=

n

j

j j H QE s HP H QQt HP H DV 1

)(),(21

),( . (3.57)

b) pentru polder:

),(),( 111 +++ ++= iiiiii HP H DVP HP H DVP VP VP , (3.58)

unde:

[ ])(),(21

),( HP rQP HP H QQt HP H DVP −Δ= , (3.59)

expresia lui DVP , fiind de asemenea particularizată pentru momentelei,respectiv ( 1+i ) în relaţia (3.58).

3.6.4.3. Aplicarea modelului în cazul sistemului V ă c ă re ş ti. Datele deintrare sunt următoarele:

− nivelul iniţial al apei în lac, corespunzător NNR, care are cota 237mMN;− curba de capacitate a lacului, respectiv a polderului;− curbele caracteristice ale evacuatorilor (fig. 3.67);− viiturile corespunzătoare probabilităţ ilor de depăş ire de 1%şi 0,1%.În figura 3.68 sunt prezentate rezultatele calculelor numerice de atenuare în

cazul viiturilor cu probabilităţ ile de depăş ire de 1%, respectiv 0,1% cu pregolirelimitată la maxQ =315 /sm3 , dar nerestricţionată ca volum.

Conform regulamentului de exploatare, în cazul viiturii de 0,1% la25=T ore de la începerea viiturii are loc ridicarea stavilelelor clapetşi

închiderea golirilor de evacuare ale polderului, ceea ce are ca efect inundareaacestuiaşi scăderea bruscă a debitului defluent din acumulare. Pentru viitura de1%, deşi se evacuează apă în canalul de acces la polder, nu se produceinundarea polderului deoarece debitul descărcat este sub 75 /sm3 .

Pentru ambele viituri, graficula) reprezintă hidrograful debitelor afluenteşidefluente, respectiv schimbul de debit lac-polder, graficulb) conţine manevreleefectuate (starea descărcătorilor), iar graficulc) variaţia nivelului apei din lacşidin polder.

8/19/2019 12 Vacaresti

6/8

Figura 3.67. Curbele caracteristice ale evacuatorilor de ape mari.

Figura 3.68 Atenuarea viiturilor tip de 1%şi 0,1%conform manevrelor din regulamentul de exploatare.

8/19/2019 12 Vacaresti

7/8

Din figura 3.68 se observă că utilizând manevrele prevăzute în regulamentulde exploatare, în cazul viiturii de 0,1% debitul maxim defluent este de730 /sm3 , producându-se la aproximativ 25 ore de la începerea viiturii; după ridicarea stavilelor clapetşi inundarea polderului urmează un al doilea vârf aldebitului defluent având valoarea de 480 /sm3 . Efectul sistemului lac-poldereste cu atât mai bun, cu cât cele două vârfuri sunt mai apropiate ca valoare.Soluţia pentru micşorarea vârfului de 730 /sm3 constă în efectuarea manevreide ridicare a clapeţilor la un moment anterior luiT = 25 h.

În figura 3.69 sunt prezentate rezultatele calculului de atenuare pentru viiturade 0,1% în două variante, manevra de ridicare fiind efectuată la T = 20 h şiT = 23 h. Se observă că debitul primului vârf scade la circa 600 /sm3 pentruT = 23 hşi la 405 /sm3 pentruT = 20 h, în timp ce maximul celui de-al doileavârf r ămâne practic constant (480 - 500 /sm3 ). Momentul optim de ridicare aclapeţilor poate fi localizat laT = 21 h, când cele două maxime sunt aproximativegale, având valoarea de 480 /sm3 .

Figura 3.69. Atenuarea viiturii 0,1% cu manevre la T = 20 hşi T = 23 h.

8/19/2019 12 Vacaresti

8/8

În practică, în loc de a recurge la inundarea polderului funcţie de momentulînceperii viiturii, este mai indicat ca această decizie să fie luată la o valoare bine precizată a debitului afluent; din experienţa atenuării viiturii de 0,1%, debitulrespectiv corespunde valorii de 580 /sm3 . Graficele corespunzătoare atenuăriiunor viituri obţinute prin scalare, dar cu manevrele efectuate atunci cândmărimea debitului afluent aQ = 580 /sm3 , sunt prezentate în figura 3.70.

Se observă că ambele viituri sunt transformate în unde defluente practicdreptunghiulare; o atenuare spectaculoasă se obţine în cazul undei de viitur ă cu probabilitatea de depăş ire de 1%, la care debitul maxim defluent este de circa320 /sm3 , comparativ cu cei 600 /sm3 obţinuţi în cazul manevrei din figura3.68.

Figura 3.70. Atenuarea viiturilor de 0,5%şi 1%cu manevrele efectuate la aQ = 580 s/m3 .