Curs 1 Apa:

Capacitate mare de absorbtie a caldurii Cea mai lenta incalzire si racire Densitate maxima la +4oC Cu 10% mai voluminoasa la 0 oC

Biosfera = Atmosfera + Litosfera + Hidrosfera Hidrosfera :

Apa coboara pana la 5-10 km In atmosfera 90% din apa se gaseste pana la 5km altitudine E alcatuita din :

o Apa de suprafata Sisteme limnicole ( ape curgatoare/statatoare) Ghetari Sisteme marine si oceanice

o Ape subterane Ocean planetar :

5 oceane 71% din suprafata Terrei Repartitie inegala

Marile : 27 de mari , 4 golfuri Mari marginase - comunica larg cu oceanul Mari continentale - inconjurate de uscat Mari mediterane - situate intre 2-3 continente si/sau ghirlande insulare

Ape statatoare : Caracterizate printr-o curgere la viteze mici si intr-o maniera putin vizibila Lac : intindere permanenta de apa, bazin consolidat, adancime mare, regim termic caract prin

stratificare ( cel mai adanc : LACUL BAIKAL , cel mai intins : MAREA CASPICA)o Lacuri tectonice - localizate in fosele tectonice adanci ( BAIKAL, TANGANIKA );o Lacuri vulcanice - CRATER LAKE , KIVU o Lacuri glaciare - bararea vailor de ghetari ( LEMAN )o Lacuri de glisaj - alunecari de tereno Lacuri de doline sau tectocarstice - dizolvarea rociloro Lacuri de origine fluviatila - actiunea apelor curgatoareo Lacuri litorale

Ape curgatoare Masa de apa se deplaseaza de la izvor catre varsare sub influenta gravitatiei, curgerea facandu-se

printr-o depresiune numita albie; Purtatoare de energie mecanica ( potentiala si cinetica ) Modeleaza suprafata terestra prin actiune mecanica ( eroziune ) si chimica ( dizolvare)

Ape subterane Ape aflate la adancime oarecare sub pamant Ape vadoase ( de infiltratie ) - precipitatii infiltrate in sol Ape juvenile ( magmatice ) - ape minerale Ape de zacamant - insotesc zacamintele de petrol si au calitati balneo-terapeutice Ape fosile - apa de mare adancime foarte vechi Ape geotermale Ape freatice de mica adancime

Resursele de apa ale globului : Caracter limitat in spatiu si timp Inepuizabile

Distributie neuniforma in timp si spatiu Posibilitati de transport limitate Regim puternic influentat de om ( cantitativ si calitativ) Resurse refolosibila Important factor de mediu

Ramurile economiei apelor : Hidroenergetica Transporturile fluviale si maritime Hidroamelioratiile Alimentari cu apa si canalizare Combaterea actiunii distructive Folosinte diverse

Curs 2 Hidrologia :

Stiinta care se ocupa cu studiul hidrosferei, a formei de existenta a apei, a circulatiei si raspandirii pe glob, a interactiunilor cu mediul inconjurator si a modului in care reactioneaza ele la activitatile umane

Impartita in doua componente o Hidrologie continentala ( potamologie, limnologie , telmatologie, glaciologie)o Oceanografie ( mari, oceane )

Contine trei parti principale :o Hidrografia - ramura care se ocupa cu studiul si descrierea fact. geomorfologici ( vai,

albii, bazine, etc) corespunzatori cursurilor de apa si lacurilor precum si a modului de reprezentare grafica a diverselor elemente caracteristice regimului apelor

o Hidrometria - ramura care cuprinde metodele stiintifice pentru efectuarea observatiilor si masuratorilor privind elementele caracteristice regimului apelor

o Prelucrarea datelor hidrologice - cunoasterea si formularea legilor hidrologice generale , stabilirea regimului probabil de curgere

Tipuri de retele Hidrografice : Retea dentritica - se aseamana cu coroana unui copac Retea radiala sau concentrica - seamana cu spitele unei roti Retele in gratii - ia nastere in zone cu pante abrupte

Caracteristicile principale ale retelei hidrografice sunt : Lungimea raurilor din retea - masurarea incepe de la varsare ( in sens invers curgerii ), daca se

masoara pe harta se tine cont de curburile raului plin amplificarea lungimii masurate cu un coeficient de sinuozitate ( Ks = 1 - 1.25 )

Densitatea retelei hidrografice - raportul dintre lungimea totala a retelei si suprafata retelei ( D= Lt/S )

Vaile raurilor : Forme negative de relief ; Albiile se caracterizeaza prin :

o Sectiune transversala - intersectia raului la nivel maxim cu un plan vertical, perpendicular pe directia de curgere a apei, in pct dat

o Traseu in plan - se prezinta cu o forma sinuoasa , constituita dintr-o sucesiune de curbe si contracurbe cu sau fara portiuni rectilinii intermediare

o Profil in lung - paraboidal, reprezentarea talvegului in lungul raului; se modifica permanent sub actiunea pantei si structurii geologice

Panta unui rau = panta talvegului este data de relatia : I=ΔH/ΔL ( m/km, %o ) Bazin hidrografic

Suprafata terenului de pe care o retea hidrografica isi colecteaza apele Linia care delimiteaza bazinul hidrografic se numeste cumpana apelor

Cumpana apelor - locul geom. al pct de la care apa din precipitatii atm se scurge spre curs apaCurs 3

Bazin hidrografic - bazin de receptie - bazin colector : Suprafata de pe care apa provenita din precipitatii/topirea zapezilor se scurge la vale intr-un corp

de apa ( rau,lac,estuar,mare,ocean) Cursuri de apa + Suprafetele de teren de pe care apa se scurge Zona bazinului e delimitate de olinie de separatie numita cumpana apelor ce trece prin pct de

cea mai mare inaltime intre doua bazine invecinate ( pe interfluvii ) si coboara spre regiunea de varsare

Bazin hidrografic deschis, de suprafata - delimitate de o cota maxima, precipitatiile care cad de pe o parte sau de alta a acestei linii se scurg in rauri diferite, cumpana se determina cu planuri topografice

Bazin hidrografic inchis, cu drenaj subteran - alimentat de ape subterane Caracteristicile geometrice ale bazinelor hidrografice :

Suprafata si forma bazinului - proiectie orizontala determinata prin planimetrarea teritoriului delimitate de cumpana apelor

o Marimi caracteristice :1. lungime - L (km)- distanta de la izvor la varsare, masurata pe linia mediana2. latime medie - B=S/L (km) -3. coeficient de forma - ϕ=4π S/P2 - unde P - perimetrul bazinului = lung.

cumpenei apelor4. coeficient de asimetrie - a = 2* (Sst-Sdr)/ (Sst+Sdr)5. grafic de dezvoltare - variatia suprafetei bazinului in fctie de lung. raului

Altitudinea medie a bazinelor - media ponderata a altitudinilor in raport cu suprafata bazinului hidrografic - Hmed=1/S * Σ [(Hi+Hi+1)(Si+1-Si)/2]

Panta intre doua linii de nivel succesive - Ii ,i+1 = (Hi-Hi+1)/L i,i+1

o Panta medie : Imediu=1/(2S) * Σ [ (Hi-Hi+1)* (li-li+1)] Factori climatici de influenta scurgerii de suprafata

Precipitatiile atmosferice(l/m2) - sursa principala a scurgerii hidrologice :o Intensitateo Duratao Extindereo Se masoara discontinuu ( de 2 ori pe zi ) si punctual

Presiunea atmosferica - variatii periodice o Variatie permanenta cu altitudinea ( scadere logaritmica )o Variatiile neperiodice se dat. misc. de aer - anticicloni / cicloni

Temperatura aerului o Variaza cu altitudinea ( scade cu 6.5oC la 100m)o Se masoara la umbra, la 2m deasupra solului

Miscarea aerului o Generata si influentata de potentialul baric, forta Coriolis,det de rotatia Pamantului,

frecarea maselor de aer cu relieful si solul si diferenta de temp a zonelor de deasupra marilor si uscatului

o Viteza si directia vantului se det cu giureta sau cu anemometrul ( la 10m )o Vanturi cu regim ct in Romania - crivat ( in Moldova,Dobrogea,Campia Dunarii) , Austrul

( bate din V in Campia dunarii - vant cald ce aduce seceta) , Cosava ( Banat - directia S) si Vantul Negru ( Dobrogea ) , Baltaretul ( vant cald si umed din Muntenia ce aduce ploi ) , Brizele si zefirul ( vanturi locale )

Debitele cursurilor de apa Debit lichid - cantitate de apa care se scurge printr-o sect intr-o unit de timp

Debit aluvionar ( solid ) - cant de aluviuni transportata de apele unui curs de apa prin sectiunea sa activa in unitatea de timp

Principala sursa a debitelor de apa ale raurilor : o Scurgerea la suprafata - Caracterizat de timpul de concentrare al bazinului - timp

necesar unei picaturi de apa care cade in cel mai indepartat pct al bazinului sa ajunga in sectiunea de iesire

o Scurgerea hipodermica - scurgere a unei parti din precipitatiile infiltrate in zone din imediata apropiere a suprafetei terenului, reaparand la suprafata cand intalneste un taluz sau un microcanal

o Scurgerea subterana - provenita din alimentarea straturilor freatice prin infiltratie - contributie graduala la debitul cursului de apa

o Precipitatiile directe la suprafata apei - aport mic in general , aport mare la sistemele cu lacuri de acumulare mari

Clasificarea debitelor cursurilor de apa Debitul instantaneu - Q(t) - debitul de apa la un moment de timp t Debitul mediu - Qmed.anual,Qmed.lunar- obtinut ca medie aritm intre debitele pt o per de t Debitul maxim - Qmax-debitul cel mai mare inregistrat timp de un an cu PDD=1,0.1,0.01% Debitul minim - Qmin - debitul cel mai mic inreg timp de un an cu PDD=80,90,95% Debitul de dilutie - Qdil - debitul mediu lunar anual, cu PDD=95% Debitul minim minimorum/maxim maximorum - debitul cel mai mic/mare inregistrat pana in

prez. Debitul extraordinar - Qmax,ex - debitul cel mai mare inregistrat intr-o pedioada de 30 de ani

consecutivi Debitul normal/modul - Q0 - media aritmetica a debitelor anuale pe un sir indelungat de ani ( 30-

40 ani) Debitul de etiaj - Qetj- situatia debitului min. minim. a carui valoare e mai mica decat media

debitului anual Debitul specific - q - raportarea debitului unui curs de apa la suprafata bazinului hidrografic

( m3/skm2) Stocul de apa - W (m3) - volumul de apa cumulat pe cursul de apa intr-o perioada de timp

CHEIA LIMNIMETRICA - reprezinta corelatia dintre debitul de apa si nivelul din aceasta sectiune Relatia de calcul - Relatia lui Chezy - Q=A * C * (R*J)^(1/2) unde

o A (m2) - Aria sectiunii viio R= A/P (m) - Raza hidraulicao P (m) - Perimetrul udato J (m) - Panta hidraulica ( panta suprafetei libere ) o C = 1/n * R^(1/6) - coeficientul lui Chezyo n - rugozitatea albiei

CURBA DE REGIM A DEBITELOR - variatia in timp a debitului, respectiv a valorilor medii zilnice lunare,anuale

CURBA DE DURATA ( CLASATA )- reprezentarea grafica a valorilor debitului, ordonate descrescator, indiferent de momentul aparitiei

CURBA DE FRECVENTA - reprezentarea grafica a frecventelor relative ale debitelor, grupate in intervale egale

CURBA INTEGRALA A DEBITELOR (CIQ) - variatia in timp a volumelor cumulate corespunzand unui regim dat al debitelor

Curs 4 Energie hidraulica - cantitatea de energie inmagazinata in ape, indiferent de starea de agregare

Forme ale energiei hidraulice:o Energia potentiala si cinetica a cursurilor de apao Energia mareelor din oceane

o Energia valurilor si curentilor marinio Energia apelor provenite din precipitatiio Energia apelor ghetariloro Energia termica inmagazinata in apao Energia chimica inmagazinata in apa

Este de tipul energiei mecanice - E = H * G Energia totala specifica a unui lichid e data de relatia lui Bernoulli : E = αV2/2g + p/ρg + z Energia hidraulica se poate scrie folosind expresia debitului volumic V = Q*t ca fiind :

E=ρ*g*Q*t*H [J] Puterea hidraulica : P=E/t = 9810*Q*H [W] La curgerea naturala pe un curs de apa intre 2 sect. diferenta de energie dintre cle 2 sectiuni este

consumata pentru :o Invingerea fortelor de rezistenta de viscozitate si turbulentao Transportul aluviunilor din cursul de apao Erodarea albiei

POTENTIALUL HIDROENERGETIC ( PH ) - echivalentul energetic al unui volum de apa, det pt o perioada de tim data ( in general 1 an)

Potentialul hidroenergetic teoretic ( brut ) - totalitatea resurselor de energie naturala a unui bazin , fara a tine seama de posibilitatile tehnice si economice de amenajare

o Potentialul teoretic de suprafata : Pot. teor. de precipitatii - echiv. energ. al vol. total de apa rezultat din

precipitatiile care cad pe o supraf : Ep=2.725*h*S*H0 [ kWh/an] Pot. teor. al apelor de scurgere - echiv. energ. al apelor care se scurg intr-

un interval de timp dat pe o anumita suprafata : Esc=2.725*σ*h*S*H0 [ kWh/an]

Potentialul teoretic liniar al cursurilor de apa - puterea ( sau energia ) maxima care se poate obtinue pe raul respectiv ( sau pe un sector ) : Pl =9.81*Qm*H [kW] ; El=9.81*Qm*t*H [kWh]

Potentialul hidroenergetic amenajabil - parte din potentialul brut ce ar putea fi obtinuta prin amenajarea cursului de apa, tinand cont de cond. tehnice ale mom respectiv.

EVALUAREA POTENTIALULUI HIDROENERGETIC : o In cazul cursurilor de apa mici, discretizarea se face luand ca limite pct de intersectie

dintre afluent si raul principal, zona de schimbare a pantei si alte amplasamente importante

o In cazul cursurilor de apa importante, se poate calcula pe tronsoane de lungime egala intre 10 si 100 de km

o Gradul de concentrare a potentialului teoretic liniar se poate exprima prin potentialul liniar specific : pl = Pl/Ll=9.81*(Qi+Qj)*imed/2 [kW/km]

CARACTERISTICA CADASTRALA/ CADASTRUL HIDROENERGETIC - contine profilul in lung al raului ( z=z(L) ), suprafata bazinului functie de lungimea raului ( B=B(L) ), variatia debitului total in lungul raului ( Q=Q(L) ), variatia debitului specific ( q=q(L) ) si variatia potentialului specific ( p=p(L) )

Curs 5 UTILIZAREA POT. UNUI SECTOR DE RAU IN VEDEREA AMENAJARII ACESTUIA

Scopul amenajarilor hidroenergetice - obtinerea de E.E. prin transf E.H in 2 etape succesive

o Transformarea EH in EM prin intermediul turbinelor hidrauliceo Transformarea EM in EE prin hidrogeneratori.

Prin amenajarea unui sect. de rau, din cauza pierderilor hidraulice, mecanice, si electrice,nu se obtine intreaga energie disponibila

Randamentul total al unei amenajari este : η= ηh+ ηt+ ηg+ ηtr unde ηh=Hn/Hb Energia apei depinde de volumul afluent de apa, si de diferenta de nivel dintre captare

si debusarea apei aval de turbina - cadere hidroenergetica ( cadere )

Energia electrica este direct proportionala cu ΔH Energia/puterea obtinute pe un curs de apa sunt determinate de debit si de cadere.

Eb12=G*Hb12=ρgVHb12 ; P12=dE12/dt=ρg*dV/dt*Hb12η; AMENAJARI HIDROENERGETICE

Complex de constructii si instalatii cu aj carora se realizeaza concentrarea energiei hidraulice a unui curs de apa si transf ei in E.E.

Concentrarea caderilor disponibile si a debitelor pe sect de rau se realizeazao Natural - existenta unor conditii locale favorabileo Artificial - concentrarea caderii unui curs de apa prin construirea unui baraj sau prin

devierea raului printr-o aductiune cu panta mare Tipuri de scheme de amenajari Hidroenergetice

o Uzina-baraj - pt care se realizeaza ridicarea locala a nivelului apelor cu aj. unui baraj Avantaj : Lacul creat poate fi utilizat pt regularizarea debitului de apa Clasificare :

1. cu centrala in frontul barajului ( fluviale - CHE Portile de fier I,II, CHE de pe OLt, Bistrita, Raul Mare)

2. cu centrala la picorul barajului ( lac Tarnita - pe raul Somes)o Derivatie - apa e derivata pe un canal de aductiune cu panta redusa

Avantaj : Permite cresterea caderii fara a avea nevoie de baraje cu inaltimi mari Clasificare :

1. Uzine cu derivatie sub presiune2. Uzine cu derivatie cu nivel liber

o Mixt - imbina cele doua tipuri descrise anterior Amenajarile hidroenergetice pot fi

o In cascada o In cascada combinata

AMENAJARI HIDROENERGETICE CU ACUMULARE PRIN POMPARE ( AHEAP ) Valorifica potentialul natural al raului si creaza un potential artificial prin pomparea apei inapoi in

lac Avantaje : ofera posibilitatea de acumulare a E.E. disponibile in orele de gol ale SE, prin

pomparea apei dintr-un curs de apa sau bazin de retentie intr-un lac de acumulare situat la o cota mai ridicata si producerea E.E. in perioadele de varf de sarcina.

Clasificare dupa modul constructiv :o In circuit inchis cu pompare pura/mixtao In circuit deschis cu pompare pura/mixta

Amenajarea cuprinde un lac inferior si un lac superior. Exemple : Centrala Bath County - Virginia (1985) , Centrala Ludington - Michigan (1969) Cele mai puternice trei CHE-uri din lume : Three Gorges - CHINA - 18200 MW , Itaipu - Brazilia -

14000 MW , Guri - Venezuela - 10055 MW CHE din ROMANIA :

o Dobresti ( raul Ialomita )o Moroieni ( raul Ialomita )o Stejaru-Bicaz ( raul Bistrita )o Vidraru ( raul Arges )o Portile de fier I ( Dunare ) o Lotru-Ciunget ( raul Lotru )o Portile de fier II (Dunare )o Turnu ( raul Olt )o Bradisor (raul Lotru )

BILANTUL CADERILOR LA O AHE / CHE

Caderea utila(neta) - Hn - este partea din caderea bruta amenajata care este preluata de turbina hidraulica si transformata in energie mecanica - EM

Remuu - variatie treptata a inaltimii apei unui rau sau a unui canal produsa in zonele in care miscarea apei este neuniforma

Caderea totala - HT - diferenta dintre nivelul apei la coada lacului si nivelul apei in aval de centrala

Caderea bruta - HbM=h0+hd - unde h0 - caderea data de baraj, diferenta dintre NNR si niv. med. al apei in sect barajului ( cota talvegului la piciorul barajului ); hd - caderea data de derivatie, diferenta dintre nivelul mediu al apei in sect barajului si nivelul aval

CARACTERISTICA DE CADERE A UNEI AHE/CHE Variatia caderii nete in functie de debitul uzinat de centrala - Hnet=f(QCHE) Pe masura ce debitul uzinat creste, caderea neta scade.

Curs 6UVRAJELE AMENAJARILOR HIDROENERGETICE

O amenajare HE se realizeaza cu aj urmatoarelor uvraje ( obiecte hidrotehnice ) barajul de derivatie sau acumulare, prevazut cu descarcator de ape mari si cu golire de fund priza de apa situata in corpul barajului sau pe versanti aductiunea, in care curgerea se poate face sub presiune (galerii sau conducte) sau cu nivel liber

(canale sau galerii) castelul de echilibru( in cazul aductiunilor sub presiune) sau camera de incarcare ( in cazul canalelor) casa vanelor conducta sau galeria fortata cladirea centralei canalul sau galeria de fuga

BARAJELE Constructii hidrotehnice, situate transversal cursului de apa ce au rol de a ridica si controla nivelul

apei in bieful amonte sau de a reliza acumulare unui anumit volum de apa in acest bief Rol functional:

o Sa realizeze cu min. de cheltuieli conditiile de nivel si volum de apa doriteo Sa permita transmiterea din amonte in aval, in conditii de siguranta, a debitelor max. din

perioadele de ape mario Sa preia si sa transmita terenului de fundatie sarcinile permanente si accidentaleo Sa asigure golirea, intr-un timp relativ scurt, a lacului de accumulareo Sa asigure stabilitatea constructiei in cele mai defavorabile ipoteze de functionareo Sa asigure impermeabilizarea cat mai buna a terenului de fundatie si a chiuvetei laculuio Sa asigure functionarea normala,in orice moment a tuturor echip. hidromecanice

Clasificarea barajelor:o Dupa scopul urmarit

a) baraje de acumulare - inaltime mare, lacuri de acumulare mari pt regularizarea debitelor,atenuarea viiturilor,etc ( Bicaz,Vidraru,Mariselu,Vidra, etc)

b) baraje de retentie (de derivatie) - inaltime mica, ridicarea apei pt a fi derivata pe o aductiune ( Oiesti,Vaduri,Piatra Neamt, etc)

o Dupa structura a) baraje fixeb) baraje mobile - de mica inaltime, formate din elemente fixe si mobile

o Dupa materialul din care sunt executatea) lemnb) pamantc) anrocamente si zidarie uscata (fara lianti)d) zidarie de piatra (cu lianti)

e) beton sau beton armatf) metalice fixe sau mobile (stavilare)

o Dupa modul de descarcare a apelor mari,din bieful amonte in cel aval:a) baraje deversoare ( din beton ) - evacuarea se face peste corpul barajuluib) baraje nedeversoare ( din materiale locale ) - evacuarea se face prin constructii

speciale ce ocolesc corpul barajuluio Dupa modul in care preiau diversele solicitari si le transmit terenului de fundatie:

a) baraje de greutateb) baraje arcuitec) baraje evidate si cu contrafortid) baraje descompuse

Alegerea amplasamentului:o Se face pe harti topografice cu curbe de nivelo Cu cat raportul intre volumul acumularii si volumul barajului este mai ridicat cu atat

amplasamentul este mai avantajos

Curs 7 PRIZE DE APA

Totalitatea constructiilor si instalatiilor care servesc la introducerea in aductiune a debitului instalat.

Ansamblul uvrajelor prizei trb sa asigure pe langa cantitatea de apa si calitatea corespunzatoare pt buna functionarea . Functionarea lor trb sa fie permanenta cu pierderi de sarcina minime

Trebuie sa indeplineasca urmatoarele functii :o Sa retina plutitoriio Sa impiedice intrarea in aductiune a aluviunilor tarate;o Sa asigure spalarea depuneriloro Sa permita reglarea debitului derivat

Clasificarea prizelor de apa : Dupa natura folosintelor deservite:

o prize pt alimentari cu apao prize pt irigatiio przie hidroenergeticeo prize pt folosinte complexe

Dupa presiunea la intrare:o prize cu nivel libero prize de mica presiuneo prize de mare presiune

Dupa natura curgerii:o prize gravitationaleo prize pt pompaj

CANALE SI GALERII Canalele sunt constructii hidrotehnice care asigura transportul apei cu nivel liber, fiind folosite ca

aductiuni la CHE, in domeniul alimentarii cu apa, al irigatiilor, etc Galeriile hidrotehnice sunt constructii care servesc pt transportul apei, executate prin escavare,

insa fara indepartarea terenului deasupra.o Avantaje ale galeriilor

scurtarea traseului aductiunii - aproape linie dreapta marirea sigurantei si duratei exploatarii independenta executiei si exploatarii fata de conditiile de clima reducerea lucrarilor de intretinere si reparatie economicitatea lucrarilor asigurata in mare parte prin contributia mediului

stancos la preluarea eforturilor interioare

o In constructiile hidrotehnice galeriile se utilizeaza ca : galerii de aductiunea ( transporta apa intre priza si castelul de echilibru) galerii fortate (puturi fortate ) - transporta apa intre castelul de echilibru si

centrala printr-o galerie de panta mare sau chiar verticala galerii de fuga - transporta debitul evacuat din centrala in albia raului galerii purtatoare de conducte galerii de deviere a apelor

DESCARCATORI DE SUPRAFATA Deversoarele pot fi considerate ca fiind orificii mari, deschise la partea superioara , practicate

intr-un perete vertical prin care curge un lichid cu suprafata libera. Elementele caracteristicie care caract curgerea peste un deversor sunt:

o Inaltimea lamei deversante - H - se masoara la o distanta a= (3-4) H in amonte de creasta deversorului

o Viteza de apropiere(acces ) -V0 - adica viteza medie a lichidului in dreptul sectiunii transversale unde se masoara H

o Sarcina deversorului H0 = H + (αV20)/2g

o Caderea deversorului - Z - diferenta intre nivelul apei in amonte si aval o Inaltimea de inecare - hn=H-Z

D.P.D.V geometric un deversor este caracterizat de :o Inaltimea pragului - P o Latimea deversorului - bo Grosimea peretelui - 𝒮

Calculul debitului evacuat peste deversor :o Deversoare dreptunghiulare : Qr =2/3μb(2g)^(1/2)H^(3/2) =mb(2g)^(1/2)H^(2/3)o Deversoare triunghiulare :Qr =4/15μ(b/H)(2g)^(1/2)H^(5/2) =8/15 μ tg(α/2)

(2g)^(1/2)H^(2/3)

Curs 8 DISIPATORI DE ENERGIE(1)

Energia cinetica a debitului descarcat depaseste cu mult pe cea necesara intretinerii miscarii apei din bieful aval fapt ce provoaca erodarea albiei

Disipatoarele de energie sunt constructii speciale, adiacente descarcatorilor de ape mari, ce au rol de a reduce o parte cat mai mare din energia apei deversate

Rol functionalo protejarea biefului aval de puterea mare a apei deversateo protejarea fundatiei barajului

Din punct de vedere hidraulic, fenomenul care se produce intr-un disipator de energie este saltul hidraulic ( lovitura de berbec )

CLASIFICAREA MISCARILOR CU SUPRAFATA LIBERA: Dupa variabila spatiu

o Miscare uniforma - parametrii curgerii sunt constanti in lungul curgeriio Miscare neuniforma(variata) - parametrii variaza

graduala(lenta) - modificarea se face pe distante mari (curbe de remuu) brusca(rapida) - modificarea se face pe distante mici (curgeri peste

deversoare, salt hidraulic) Dupa variabila timp

o Miscare permanenta(stationara) - parametrii curgerii sunt ct in timp intr-o sectiune transversala data

o Miscare nepermanenta(nestationara) - parametrii curgerii variaza in timp MISCARI CU SUPRAFATA LIBERA

Intr-o miscare perfect sau aproximativ paralela, distributia presiunii intr-o sectiune perpendiculara pe directia curentului ( sectiune vie ) se face dupa legea hidrostatica

Daca se considera curgerea in albii ca in cazul tuburilor de curent foarte mari, relatia lui Bernoulli

se poate folosi sub forma : EG

=α vm

2

2 g+ p

γ+z=ct

ENERGIA SPECIFICA ( energie pe unitatea de greutate) Energia specifica in sectiune pt o curgere cu suprafata libera se exprima prin :

E= α Q2

2 g A2(h)+h

Din punct de vedere al regimului de curgere a unui curent cu suprafata libera avem:o Regim rapid ( torential, supracritic) daca Fr>1, h<hcr;o Regim critic daca h=hcr , Fr=1;o Regim lent (fluvial, subcritic )daca Fr<1, h>hcr

unde Fr= V

√gh

SALT HIDRAULIC Fenomenul de racordare a unui regim rapid (in amonte) cu un regim lent(in aval) ce are aspectul

unei ridicari rapide a nivelului, ca o unda stationara sau un vartej cu ax orizontal Marimi caracteristice :

o Inaltimi conjugate : h1-adancime de intrare in salt(amonte),h2-adancime de iesire din salt (aval)

o Lungimea saltului : Ls

ELEMENTE CONSTRUCTIVE Bazin disipator - bazin de sectiune dreptunghiulara in care se disipeaza cea mai mare parte a

energiei suplimentare a curentului de apao Rol functional:

asigurarea racordarii apei in bieful aval preluarea socului dat de lama deversanta prin formarea unei saltele de apa

o Pragul aval al bazinului modifica repartitia vitezei pe verticala ( mareste viteza in straturile superioare si o reduce pe fund ) si contribuie la imprastierea in plan a debitului devarsat.

Riziberma - constructie care protejeaza zona aval a bazinului disipator, in care se realizeaza difuzarea curentului de apa

o Rol functional - reduce intensitatea de macroturbulenta si debitele specifice pana la valori apropiate de cele din regim neamenajat

o Trebuie sa aiba o suprafata cat mai rugoasa, sa fie deformabile si permeabile CAMERE DE ECHILIBRU (2)

Camere de incarcare - dispuse la capatul aval al aductiunilor - au rol de asigurare a apei in conducta fortata la pornirea turbinelor si compensarea debitelor

Castele de echilibru - dispuse pe traseul derivatiilor sub presiune, la intalnirea dintre conducta fortata si aductiune, care au ca rol amortizarea oscilatiilor hidrodinamice provenite de la

regulatoarele turbinei, transf. en. cin. produsa la inchiderea turbinei in en. potentiala ( lovitura de berbec ) , pentru a elimina suprapresiunile care deformeaza conductele, debitarea unei cantitati suficiente de apa in conducta fortata la pornirea turbinelor.

CAMERE DE INCARCARE (2.1) Camera de punere sub presiune, face legatura intre aductiunea cu nivel liber ( canal de

derivatie ) si conductele fortate Rol functional:

o Impiedica propagarea pe derivatie a undelor de presiune din lovitura de berbeco Asigura apa in conducta fortata la pornirea turbineloro Permit vizitarea galeriilor si servesc drept organ de racordo Asigura acumularea sau evacuarea volumului suplimentar in cazul opririi centralei

Elemente componente:o Bazinul de incarcare - asigura racordul intre canal si casa vanelor si volumul de apa

necesaro Casa vanelor - formata din compartimentele din care pleaca conductele fortateo Descarcator - permite trecerea debitului in bieful aval ocolind centrala

CASTELELE DE ECHILIBRU (2.2) Rol functional :

o Inmagazinator al apei pana la realizarea starii de regim o Amortizor pentru oscilatiile hidrodinamice provenite de la regulatoarele turbineio Debitor al volumelor de apa necesare in conducta fortata la pornirea turbineloro Protejeaza derivatia impotriva patrunderii aerului cand creste sarcina centralei

Curs 9 LACURI DE ACUMULARE

Amenajari hidroenergetice si/sau de gospodarirea apelor realizate prin supra inaltarea nivelurilor apelor peste cel natural si care retin un volum de apa ce poate fi utilizat in scopul modificarii repartitiei in timp a debitelor cursurilor de apa

Realizarea lor implica modificarea profilului longitudinal si a regimului debitelor cursului de apa CLASIFICAREA LACURILOR D.P.D.V. CONSTRUCTIV

Lacuri de acumulare cu baraj frontal - realizate prin inchiderea unei sectiuni transversale a cursului de apa printr-un baraj

Lacuri de acumulare laterale - nu intrerup cursul natural al apei, avand incinta izolata de acesta printr-un baraj longitudinal cu inchidere in versanti,in aval si de cele mai multe ori si in capatul amonte.

Lacuri de acumulare cu diguri inelare - nu sunt legate de un curs de apa fiind realizate pe terenuri cvasiplane sau pe culmi de munte/deal prin construirea unui baraj(dig inelar) care constituie intreg conturul lacului de acumulare.

CLASIFICAREA LACURILOR DUPA MODUL DE EXPLOATARE Acumulari permanente - destinate asigurarii unui nivel minim al apei ( se mentin pline) Acumulari nepermanente - destinate atenuarii undelor de viitura ( se mentin goale) Acumulari mixte

CLASIFICAREA LACURILOR DUPA CICLUL DE REGULARIZARE A DEBITELOR Cu regularizare zilnica - corespunde unui ciclu de golire-umplere de o zi Cu regularizare saptamanala - acumularea debitelor afluente pe o durata de o sapt.,a.i. aceasta

sa poata fi uzinata in zilele(orele) cu cerinte mari Cu regularizare sezoniera - se acumuleaza apa vara ( consum mic ) in scopul uzinarii iarna

( consum energetic mare) Cu regularizare anuala - se acumuleaza in perioadele ploioase pt a fi uzinata in perioadele

secetoase Cu regularizare multianuala - acumulari mari ce pot stoca suficienta apa incat sa asigure

consumul intr-o succesiune de ani secetosi CLASIFICAREA LACURILOR DUPA POZITIA IN SCHEMA DE AMENAJARE

Acumulari de regularizare directa - amplasate pe cursul principal, legate direct de CHE Acumulari de compensare- amplasate pe afluenti/cursul principal la distanta mare de CHE

( apare la CHE in cascada ) Acumulari de redresare (regularizare secundara/tampon) - amplasate in aval de una sau mai

multe acumulari mari si CHE, au rol de a redistribui in timp debitele regularizate Acumulari mixte - roluri diverse

ROLUL FUNCTIONAL AL LACURILOR DE ACUMULARE Asigura o cota a nivelului apei pt a permite captarea catre folosinte Realizeaza caderi concentrate Realizeaza o regularizare a debitelor si o reducere a debitelor de viitura

CURBE CARACTERISTICE CURBA SUPRAFETELOR -

o S=S(Z) sau S=S(h) (unde h=Z-Z0) o Reprezinta dependenta dintre suprafata si nivelul in lac

CURBA VOLUMELOR (CURBA DE CAPACITATE )

o V=V (Z )cu V (Z )=∫Z0

ZC

SdZ (unde Z0 - cota talvegului in sect barajului , Zc - nivelul

maxim corespunzator cotei coronamentului barajului )o Reprezinta dependenta dintre volumul de acumulare si cota suprafetei libere (sau

adancimea apei la baraj ) PARAMETRII CARACTERISTICI

NIVELURI CARACTERISTICEo Nivelul retentiei normale ( NRN ) - nivel maxim la care se poate ridica apa in conditii

normale - depasirea este interzisao Nivelul maxim exceptional (NME) - nivel maxim posibil in lac care se poate atinge in

perioadele de viitura ( diferenta intre NRN si NME = inaltimea max a lamei deversante )o Nivelul minim exceptional ( NmE) - nivel care poate fi obtinut in exploatare in perioade

de seceta,avarii grave ) , corespunde radierului prizei de apa VOLUME CARACTERISTICE

o Volumul util al lacului ( Vu) - cuprins intre NmN si NRN - volumul efectiv utilizato Volumul de protectie ( Vp) - curpins intre NRN si NME - volumul utilizat in perioadele de

viitura ( cu cat e mai mare cu atat atenuarea viiturilor e mai imp. )o Rezerva de fier ( Rf ) - cuprins intre NmN si NmE - utilizat doar in situatii exceptionaleo Volumul mort ( Vm) - volumul aflat sub priza de apa ce nu poate fi folosit, in el se depun

aluviunile INDICI TEHICO-ECONOMICI

Coeficientul de acumulare : α=V u

W an

=V u

QmT an

Coeficientul de acumulare a undelor de viitura : α=V nepermanent

W viitura

Indice de calitate a acumularii : β=V ¿t acumulare

V baraj

Gradul de regularizare : γ=Qreg .min

Qm

Gradul de atenuare al undelor de viitura : α v=Qmax defluent

Qmax afluent

REGULARIZAREA DEBITELOR

Redistribuirea in timp a debitelor afluente intr-o sectiune a cursului de apa in regim natural a.i. sa se realizeze o apropiere de regimul debielor necesare ( se realizeaza prin lacuri de acumulare si prin derivatie ) - ii corespunde coeficientul de acumulare

Curs 10 TURBINELE HIDRAULICE

Masini hidraulice ce convertesc EH in EM Au cele mai mari randamente in comparatie cu alte tipuri de turbine Prelucreaza caderi intre 1-2400 m si debite intre 0.1-900 m3/s Masini fiabile, cu durata de viata de peste 50 de ani Elasticitate in functionare in conditii de variatie a debitului,caderii si turatiei Pot fi pornite si incarcate la capacitate optima intr-un timp foarte scurt

TIPURI DE TURBINE

Turbine Pelton - cadere mare : 50 < H < 1300 (limita de funct.: Hmin

Hmax

≥0.7 )

Turbine Francis - cadere medie si mare : 10 < H < 350 ( limita de funct. : Hmin

Hmax

≥0.6 )

Turbine Banki/Turgo - cadere mica si medie : 50 < H < 250 Turbine Kaplan ( perfectionare a turbine Francis) - cadere mica : 2 < H < 40 (limita de funct. :

Hmin

Hmax

≥0.45 )

Turbine Bulb - cadere foarte mica : 0.2 < H < 4 CLASIFICARE IN FUNCTIE DE PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE

Turbine cu actiune ( de egala presiune ) - transforma in stator intreaga cadere neta in inaltime cinetica ( presiunea de la intrare = presiunea de la iesire = pres. atm. din rotor) (ex: Banki, Pelton, Turgo )

Turbine cu reactiune ( suprapresiune ) - primesc EH sub forma potentiala de presiune (presiunea de la intrare < presiunea de la iesire din rotor ) ( ex : Kaplan, Francis, Bulb)

CLASIFICAREA TURBINELOR IN FCTIE DE POZITIA AXULUI Turbine cu ax vertical - turbina si generatorul dispuse pe acelasi ax Turbine cu ax orizontal

ELEMENTE COMPONENTE ALE TURBINEI Stator - parte fixa interioara in care Energia Potentiala e transformata in Energie Cinetica ( daca

energia primara e Energie cinetica statorul poate lipsi ) Rotor - parte mobila asezata concentric in interiorul statorului, format dintr-unul sau mai multe

discuri echipate cu pale sau discuri fixate pe un arbore cu care se rotesc solidar ; are ca rol preluarea energiei cinetice sau a energiei primara transferand-o discului si arborelui

RAPIDITATEA TURBINE : ns=nH √ 1.36 P

√H - turatia unei turbine care dezvolta o putere egala cu 1CP pt o

cadere de 1m PUTERILE CARACTERISTICE ALE UNEI AHE

Puterea instalata - suma puterilor nominale ale hidroagregatelor instalate Puterea disponibila - puterea maxima pe care o poate dezvolta amenajarea Puterea asigurata ( garantata ) - putere cu o anumite asigurare ( 75%-95% ) (se citeste pe curba

de durata a puterilor) Puterea utilizabila - puterea maxima pe care o poate dezvolta AHE la un moment dat Puterea in functiune - suma puterilor reale, dezvoltate de hidroagregate, la un moment