3.1.1.4. Captare închisă (priză de fund).

Este folosită atât pentru alimentarea cu apă cât şi pentru irigaţii, când debitul captat este mult mai mic decât debitul râului, iar malul are o înălţime mai mare.

În fig.3.4. se prezintă diferite tipuri de captare închisă.

Fig.3.4. Tipuri de captare închisă (priză de fund)

Astfel, captarea apei se poate face prin conducte sau galerii cu nivel liber amenajate pe fundul râului, gura lor fiind la adâncimi de circa 2,00 – 2,50 m ceea ce o protejează de îngheţ, dar la o distanţă suficientă deasupra fundului pentru a nu pătrunde

aluviunile (a). Sau se folosesc orificii (ferestre) de fund la o priză de mal (b), când în apropierea malului râului este o adâncime suficient de mare, apa fiind apoi transportată gravitaţional sau prin pompare. În cazul irigaţiilor, se poate realiza uneori captarea apei cu o staţie de pompare plutitoare, dacă sunt variaţii mari ale nivelului apei în râu sau dacă sunt maluri foarte înalte şi instabile.

3.1.2. Prizele de apă cu baraj

Captările cu baraj se diferenţiază după scopul pentru care se construieşte nodul hidrotehnic şi după mărimea căderii acestuia.

În cazul barajelor de joasă cădere se realizează captări deschise asemănătoare cu cele de la captările pe râuri fără baraj.

În cazul căderilor mijlocii şi mari cu scop de regularizare a debitelor şi pentru golirea periodică a lacului de acumulare, se realizează o captare închisă sau de adâncime, la care orificiul de intrare este permanent înecat şi funcţionează sub presiune.

În afara barajului, captarea de suprafaţă la baraje de joasă cădere este alcătuită în general din următoarele elemente:

pragul de intrare, executat deasupra fundului râului cu circa 0,5.H (H este căderea la baraj) împotriva pătrunderii aluviunilor de fund;

pile şi culei, între care se află deschideri cu stavile de reglare a debitelor ce intră în derivaţie şi canal;

timpanul, un perete amplasat deasupra pragului aflat la circa 0,7 – 1,0 m adâncime sub suprafaţa apei, împotriva pătrunderii corpurilor plutitoare (buşteni, gunoi, gheaţă etc.);

grătare, după caz, la intrarea în instalaţia de captare, pentru protejarea canalului împotriva particulelor în suspensie din apă;

instalaţii de spălare, pentru îndepărtarea de pe prag a aluviunilor de fund depuse;

decantoare, pentru reţinerea aluviunilor în suspensie şi de fund, având şi dispozitive speciale pentru evacuarea aluviunilor depuse;

evacuatori de zai, după caz, pentru îndepărtarea zaiului şi a altor corpuri în suspensie.

Există mai multe tipuri de prize de captare cu baraj, criteriile de clasificare ţinând seama de procedeele de combatere a aluviunilor de fund şi de lichidare a problemelor apărute în perioada de iarnă, cât şi de locul unde sunt amplasate sau de scop (irigaţii, alimentare cu apă etc.). De exemplu, captările de apă prevăzute cu instalaţii de combatere a aluviunilor şi dificultăţilor din perioada de iarnă, au fost astfel clasificate: captări de mal cu deschideri pentru spălare amenajate în mal sau în baraj, captări de mal sau de albie cu galerii de spălare a aluviunilor de fund amenajate pe pragul lor, captări în care apa intră prin orificiul creat în prag sau în corpul barajului, captări cu orificii create în pilele barajului.

În fig.3.5. se prezintă instalaţii de captare cu deschideri pentru spălare în mal sau în baraj, folosite în cazul irigaţiilor, pentru debite relativ mici şi cantităţi moderate de aluviuni de fund.

3.1.2.1. Captare cu baraj, cu dispozitiv de spălare în mal.

Dispozitivul de spălare este amplasat la capătul avancamerei în care se depun aluviunile de fund care nu au fost reţinute de pragul de intrare (Fig.3.5 a). Spălarea aluviunilor depuse în avancameră este asigurată de vitezele mari de curgere în canalul de spălare, ce se datorează căderii la baraj.

Fig.3.5. Tipuri de captare cu baraj, cu dispozitive de spălare

Aluviunile de la pragul de intrare se spală periodic prin deschiderea stavilelor barajului, sau în mod continuu în cazul unui baraj deversor fără stavile. Particulele în suspensie se evacuează peste baraj, iar cele pătrunse în avancameră printr-o clapetă prevăzută la partea superioară a stavilei sau a peretelui instalaţiei de spălare.

Avantajul principal al acestui tip constă în simplitatea construcţiei şi rezultatele foarte bune privind funcţionarea şi comportarea în exploatare.

Dezavantajul principal îl constituie pericolul de colmatare totală şi relativ rapidă a biefului amonte de la barajul de joasă cădere şi a avancamerei - în cazul amplasării pe

c)

râuri cu aluviuni abundente, astfel încât instalaţia de spălare nu-şi mai poate îndeplini rolul.

3.1.2.2. Captare cu baraj şi canal de derivaţie curbiliniu.

Pe partea concavă a canalului curbiliniu de derivaţie se amplasează intrarea în canal (Fig.3.5 b), iar la capătul acestuia se plasează dispozitivul de spălare împreună cu stavilele. O parte a aluviunilor pătrunse în canal se evacuează prin şanţul transversal din radierul de spălare, iar restul se evacuează prin instalaţia de spălare propriu-zisă.

Principalul avantaj constă în imposibilitatea înnămolirii cu aluviuni de fund şi autocurăţirea intrării în canal, datorită circulaţiei curentului în canalul curbiliniu, care transportă aluviunile înspre malul opus convex.

3.1.2.3. Captare de mal cu orificiu de captare în baraj.

În corpul barajului se amenajează un orificiu de spălare de fund (ecluză sau deschideri de spălare), eliminându-se avancamera specială şi canalul de spălare din componenţa construcţiei prezentate anterior (Fig.3.5 c).

Principalul dezavantaj îl constituie spălarea nesatisfăcătoare a aluviunilor în capătul amonte al unui prag lung, deoarece vitezele cele mai mari de curgere în timpul spălării apar în apropierea orificiului de spălare din baraj, iar în amonte de acestea de-a lungul pragului prizei aceste viteze vor scădea repede şi nu vor fi suficiente pentru spălarea aluviunilor.

3.2.2. Construcţii speciale de aducţiune

În această categorie sunt cuprinse construcţiile speciale pentru transportul apei, respectiv apeductele, jgheaburile şi conductele ca elemente principale din alcătuirea construcţiilor hidrotehnice.

3.2.2.1. Apeductele.

Sunt construcţii de aducţiune a apei folosite din cele mai vechi timpuri, care fac parte din categoria canalelor speciale, în prezent fiind folosite îndeosebi pentru traversarea terenurilor accidentate. Au fost prezentate la clasa construcţiilor de traversare şi transport.

3.2.2.2. Jgheaburile.

Pentru transportul apei îndeosebi pe terenurile cu denivelări din amenajările de irigaţii se folosesc reţelele de jgheaburi, care prezintă unele avantaje sub aspectul reducerii pierderilor de apă şi al industrializării execuţiei (prefabricării).

În sistemele de irigaţii se utilizează jgheaburi executate din diferite materiale, în principal din beton armat monolit, din beton armat prefabricat şi din beton precomprimat, dar şi din mase plastice armate cu fibră de sticlă, tablă de oţel sau chiar din lemn.

Jgheaburile din beton armat monolit, se execută cu secţiune dreptunghiulară sau semicirculară. Sunt prevăzute cu rosturi de dilataţie la distanţe maxime de 20 – 25 m, pe furci în dreptul stâlpilor, pentru a reduce eforturile interioare provocate de variaţiile de temperatură.

Jgheaburile prefabricate din beton armat , prezintă avantajul execuţiei în puncte organizate (de prefabricare) şi realizării lucrării numai prin operaţii de transport şi montaj. Lungimea jgheabului este limitată la 1 – 8 m pentru a realiza elemente cu greutăţi corespunzătoare utilajelor de transport folosite pe şantiere.

Jgheaburile prefabricate din beton armat precomprimat, au greutăţi mult mai reduse pe unitatea de lungime, ceea ce permite utilizarea unor elemente cu lungimi mai mari. Îmbinarea se realizează în mai bune condiţii, asigurându-se o etanşare superioară, iar prin utilizarea oţelurilor superioare s-au redus şi consumurile de metal cu 60 – 70 %.

În sistemele de irigaţii se folosesc frecvent jgheaburi din beton armat de formă policentrică şi parabolică.

Jgheaburile policentrice sunt aplicate în ultimul timp din ce în ce mai mult în diferite ţări, deoarece prezintă prin construcţia lor o rezistenţă sporită la transport şi depozitare, datorită unor deschideri mai mici care conduc la eforturi transversale de mărimi mai reduse.

Jgheaburile parabolice, au fost folosite la construcţia multor sisteme de irigaţii din ţară, fiind alcătuite din următoarele elemente componente (Fig.3.11):

o jgheabul propriu-zis (1), cu înălţimi de 40, 60, 80 şi 100 cm şi cu lungimi standardizate de 8,0 m;

o furca (2), pe care se îmbină tronsoanele de jgheab alăturate, având mărimi corespunzătoare dimensiunilor jgheaburilor;

o stâlpul(3), care prezintă diferiţi parametri constructivi în funcţie de dimensiunile jgheabului şi de mărimea denivelărilor terenului;

o fundaţia stâlpului (4), în general de tip pahar sau în alte variante constructive, are diferite dimensiuni în funcţie de înălţimile jgheabului şi stâlpului.

3.11. Alcătuirea jgheaburilor parabolice din sistemele de irigaţii

Îmbinarea jgheaburilor este o problemă de mare importanţă şi de o deosebită dificultate, din cauza aspectelor legate de etanşeitate şi de pierderile de apă. Se poate realiza fie între extradosul jgheabului şi furci folosind cordoane de cauciuc, fie între capetele jgheabului cu diferite materiale şi procedee de etanşare (Fig.3.12).

Fig. 3.12. Procedee de etanşare a rosturilor la jgheaburi

Reţelele de jgheaburi sunt prevăzute cu instalaţii de reglare a debitelor şi nivelurilor de apă cu funcţionare automatizată sau pentru exploatarea manuală, cât şi cu instalaţii de alimentare-reglare-evacuare la consumatorii de apă, amplasate în noduri hidrotehnice de distribuţie şi evacuare.

Dimensionarea hidraulică a jgheaburilor parabolice.

Jgheaburile cu secţiune parabolică corespund ecuaţiei următoare:

(3.1) şi

în care:x = B = lăţimea jgheabului la oglinda apei (m);y = H = adâncimea apei în jgheab (m);p = parametrul parabolei (p = 0,2).

Debitul transportat de jgheaburi şi secţiunea de curgere se determină astfel:

(3.2) şi

în care:C se calculează pentru o rugozitate n = 0,012

Raza hidraulică R = ω / P se stabileşte ţinând seama că P = A.H în care:

(3.3) în care α = B / H

Mărimea pierderii de presiune la intrarea în jgheab este:

(3.4) unde φ = 0,85

Mărimea pierderii de presiune prin frecare zl datorită curgerii pe jgheab şi mărimea presiunii recuperate ze la ieşirea din jgheab sunt:

(3.5) zl = L . i şi

în care:ξ r = coeficient de restabilire a nivelului apei în jgheab;

h cr = adâncimea critică a apei în jgheab:

Diferenţa de nivel între cota apei din bieful amonte şi bieful aval este:

(3.6) Z = z i + z l + z e

Pentru protecţia canalului la viteze sporite de ieşire a apei din jgheab, se execută consolidări pe o lungime L :

(3.7)

în care:vj = viteza apei în jgheab;H = adâncimea apei în jgheab;vc = viteza apei în canal; K = 2,2.