Descarcatoare de adancime

Descarcatoare de adancime

In cadrul unei amenajari hidroelectrice, descarcatoarele de adancime indeplinesc urmatoarele roluri functionale:

- permit evacuarea partiala sau totala a apei din lacul de acumulare pentru a se putea realiza revizii si reparatii ale barajului, prizei de apa sau ale chiuvetei lacului;

- realizeaza spalarea depunerilor de aluviuni din lac din zona amonte de piciorul barajului;

- evacueaza o cota parte a debitelor maxime din perioadele de viitura.

Din punct de vedere constructiv descarcatoarele de adancime se impart in:

-descarcatoare amplasate in corpul barajelor, denumite goliri de fund sau intermediare;

-descarcatoare realizate in versanti sub forma de galerii de golire.

1. Golirile de fund ale barajelor

Golirile de fund sunt tubatii metalice care strabat corpul barajelor de la paramentul amonte la cel aval, la cativa metri deasupra talvegului (figura 4.21).

Ele au in general o sectiune de forma circulara cu diametrul D. In portiunea de intrare exista o zona care se abate de la forma circulara, fiind profilata hidrodinamic cu scopul de a micsora pierderile de sarcina si a evita desprinderea firelor de curent, ceea ce ar favoriza aparitia cavitatiei. De asemenea, la iesirea pe paramentul aval, sectiunea circulara se aplatizeaza devenind eliptica, ceea ce face ca jetul de apa sa fie cat mai uniform raspandit pe parament. In acelasi timp conducta se curbeaza spre talveg, astfel incat jetul de apa sa loveasca in disipatorul de energie situat la piciorul aval al barajului. Pentru a impiedica patrunderea pe golirea de fund a corpurilor straine de dimensiuni mari, care ar putea obtura sectiunea sau bloca vanele, la intrare pe paramentul amonte este prevazut un gratar rar din bare metalice. In zona de intrare blindajul metalic al golirii de fund are un guler ce se incastreaza in beton cu scopul de a impiedica infiltrarea apei intre beton si conducta metalica (vezi detaliul de la figura 4.21). Inchiderea golirilor se face de obicei prin doua vane, de preferinta de tip diferit (fluture, ochelari etc.).Vana aval este vana de lucru, iar vana amonte este vana de rezerva. Vana amonte joaca si rol de vana de revizie pentru vana de lucru si de aceea, in anumite cazuri, se admite ca ea sa fie de un tip mai simplu si mai putin pretentios. Vanele, impreuna cu mecanismele de actionare, sistemele de automatizare si semnalizare, sunt amplasate intr-o incapere special prevazuta in corpul barajului. Casa vanelor se amplaseaza in partea amonte, ceea ce evita punerea sub presiune in permanenta a golirilor. In aval de vane, ca si la muchia superioara a iesirii pe paramentul aval, din cauza vitezelor foarte mari, presiunile scad foarte mult si exista pericolul aparitiei fenomenului de cavitatie. De aceea in aceste zone, cu ajutorul unor tubatii speciale, se realizeaza aerarea necesara. Goliri de genul celei prezentate in figura 4.21 sunt specifice barajelor de greutate din beton.

In cazul barajelor in arc, in special la cele cu profiluri subtiri si puternic solicitate, nu se recomanda goliri de fund in corpul barajului. Se realizeaza totusi asemenea goliri, cu luarea unor masuri speciale, care sa inlature slabirea sectiunii maestre (figura 4.22): conducta sa aiba un diametru cat mai mic, golul creat in baraj se armeaza puternic, casa vanelor se amplaseaza la capatul aval.

In cazul barajelor evidate si cu contraforti, golirile de fund se executa sub forma unor conducte de otel asezate sub deschiderile dintre contraforti.

La barajele din materiale locale nu este recomandata folosirea golirilor de fund prin corpul barajelor: se slabeste sectiunea transversala, exista pericolul unor tasari neuniforme, creste infiltratia pe langa conducta etc. Uneori totusi, in special la barajele de mica inaltime,

s-au realizat asemenea goliri, asezand conductele de golire in galerii de beton armat amenajate in corpul barajului.

Calculul debitului evacuat printr-o golire se face cu formula

in care coeficientul de debit m se calculeaza cu formula

cu H, D, l, sarcina, diametrul si lungimea conductei de golire, iar λ si Σξ_j , coeficientul Darcy al pierderii liniare si suma coeficientilor pierderilor locale (gratar, variatiile de sectiune, vane etc.)de sarcina.

Debitul de calcul al unei goliri de fund se stabileste socotind ca la un nivel minim in lac prin goliri trebuie sa se evacueze debitul afluent din perioadele in care se efectueaza revizii sau reparatii. Se impune de asemenea ca prin golirea de fund sa se poata goli lacul intr-un timp cat mai scurt. Fara a exista norme in acest sens in Romania, la lucrarile mai importante, se accepta o durata de golire de circa 2 - 4 saptamani. In orice caz, debitul maxim al golirii nu trebuie sa depaseasca debitul viiturii medii din aval, ceea ce ar produce inundatii si pagube in aval. Debitul golirii nu se ia in considerare la evacuarea viiturii ce calcul, dar se conteaza pe aportul lui in cazul debitului de verificare.

Pe baza relatiilor (4.19) si (4.20) se poate dimensiona conducta de golire. Daca rezulta dimensiuni prea mari se pot realiza doua sau mai multe conducte mai mici asezate simetric in raport cu disipatorul de energie.

In anumite cazuri, in aceeasi sectiune transversala se prevad golirii etajate (intermediare), amplasate deci la cote diferite (figura 4.23). Aceasta dispunere a golirilor prezinta urmatoarele avantaje: reducerea latimii disipatorului datorita debusarii grupate a golirilor, dimensiuni mai mici ale conductei si vanelor, se pot folosi si vane de presiune mai mica, cu un cost mai redus si care se manevreaza si se intretin mai usor.

2. Galerii de golire

La barajele la care constructia golirii de fund prin corpul lor este neindicata (baraje din materiale locale, baraje in arc subtiri) se adopta pentru goliri solutia unei galerii de golire sapata in versanti. De obicei daca in amplasamentul barajului albia raului este foarte ingusta, iar debitele ce trebuie evacuate in perioada de constructie sunt mari, devierea apelor se face

prin galerii ce strabat versantii. In aceste cazuri este rational ca aceste galerii sa se foloseasca ca descarcatori de adancime. Galeriile de golire (figura 4.24) sunt prevazute la capatul amonte cu o priza avand forma unei palnii inchisa cu un gratar rar. In dreptul casei vanelor se face o strangulare a sectiunii pentru a se obtine vane de dimensiuni mai reduse. Portiunile amonte si aval de vane se protejeaza cu un blindaj metalic, restul galeriei fiind prevazut cu o camasuiala din beton simplu. In aval se prevad conducte de aerare pentru a impiedica aparitia fenomenului de cavitatie. Accesul la casa vanelor se face de pe versant printr-o galerie orizontala, iar uneori printr-un put vertical. Inchiderea galeriilor de golire se face totdeauna cu doua vane, cea din amonte de siguranta, iar cea din aval ca vana de lucru.

Uneori se prevad prize de acces la diferite nivele (figura 4.25), ceea ce reduce sarcina la vane si mareste siguranta in exploatare in eventualitatea ca depunerile de aluviuni ar obtura intrarile de la cotele inferioare.

In tara noastra s-au realizat goliri la un numar foarte mare de baraje din beton printre care: Bicaz (4 goliri, fiecare avand D = 2,5 m, doua vane tip ochelari, debitul evacuat Q = 4 x 140 m³/s), Cumpanita, Baciu, Firiza, Secul, Tarnita etc. Solutii cu galerii de golire s-au adoptat la mai multe baraje din beton in arc sau din materiale locale ca de exemplu : Vidraru ( doua galerii de 4 m si respectiv 5 m diametru, doua vane plane, respectiv una plana si una tip Johnson, debit total evacuat Q = 200 m³/s ), Negovanu ( D = 3,5 m, Q = 60 m³/s), Lesu, Vidra-Lotru si altele.