FENOMENE DE IMBATRANIRE SI REABILITARE A

CONSTRUCTIILOR HIDROTEHNICE

Partea a III-a

LUCRARI ANEXE

Lucrarile anexe sunt lucrarile asociate exploatarii si

functionarii in siguranta a barajelor.

Sunt prezentate scenariile de imbatranire pentru urmatoarele lucrari:lucrari:

evacuatorii de ape mari si echipamentele hidromecanice

prizele si echipamentele hidromecanice,

conducte si galerii fortate aflate in corpul sau vecinatatea barajelor

centrale hidroelectrice

alte lucrari

PRINCIPALELE SCENARIIPRINCIPALELE SCENARII

1. Afuiere locala

2. Eroziune prin abraziune

3. Eroziune provocata de cavitatie si disiparea energiei

4. Blocare (obstructionare) cu transport solid

5. Probleme la stavile si celelalte echipamente

6. Debit exceptional

AFUIEREA LOCALAAFUIEREA LOCALA

Impactului apei asupra rocii de fundare si a Impactului apei asupra rocii de fundare si a

betoanelor – solicitari importante. Evaluarea corecta

a acestor solicitari (adesea subestimate).

Exemple

Barajul Black Canyon - SUA

Exemple

Barajul Black Canyon

Exemple

Barajul Lake Waco SUA

Barajul Lake Wako - SUA

AFUIERE LOCALA

Cauze, efecte, consecinte

Daca bazinul de disipare este subdimensionat apare

eroziunea.

Radierul din beton care acopera roca poate fi erodat.

Este importanta calitatea rocii si forta de impact a lamei

de apa.de apa.

In cele doua exemple: crestere de subpresiune,

subspalare fundatie ca urmare a eroziunii regresive

Pericol: cedarea fundatiei

AFUIERE LOCALA

Monitorizarea si controlul imbatranirii

Inspectii, detectarea profunzimii afuierii, masuratori de subpresiune si aliniament dupa fiecare deversare, punerea la uscat a bazinului pentru evaluarea pagubelor si stabilirea masurilor de reparatii.

Masurile corective depind de gradul de deteriorare si localizarea zonei de disipare (bazinului) fata de baraj.

In cazuri critice ca cele prezentate: lucrari de reabilitare (refacere) a fundatiei sau redimensionarea evacuatorului si a lucrarilor de disipare

Daca evacuatorul este utilizat rar si eroziunea bazinului de amortizare se dezvolta lent sau se afla la o distanta suficient de mare pentru a nu pune in pericol stabilitatea nu sunt necesare reparatii.

EROZIUNEA PRIN ABRAZIUNE

Cele mai frecvente sunt cazurile in care sunt antrenate materialestraine in bazinul de disipare.

O a doua cauza este deversarea apelor incarcate cu particule solidesau corpuri straine, in special la schimbarile bruste de directie.

Exemple

Barajul Ilha Solteira - Brazilia

Exemple

Barajul Ilha Solteira - Brazilia

Exemple

Barajul Yasuoka Japonia

Exemple

Barajul Senzu Japonia

EROZIUNEA PRIN ABRAZIUNE

Cauze, efecte, consecinte

Doua cauze fundamentale: prezenta corpurilor solide antrenate si

turbulenta curentului.

In aval de vane eroziunea este cauzata de prezenta nisipului sau

aluviunilor transportate de curent.

Intensitatea eroziunii este strans legata de geologia versantilor bazinului.

De asemenea viteza de curgere este un parametru important.De asemenea viteza de curgere este un parametru important.

Cele mai frecvente probleme apar la bazinele de disipare - prezenta chiar

in bazin a corpurilor straine.

Bazinele concepute pentru a evacua corpurile straine sunt mai putin

afectate.

Distrugerile suferite se datoreaza fie prezentei corpurilor straine fie

particulelor solide transportate de apa.

Amplitudinea eroziunilor de 0,22 m/an ale betoanelor este posibila.

EROZIUNEA PRIN ABRAZIUNE

Monitorizarea si controlul imbatranirii

Deteriorarile provocate pot fi detectate prin 4 modalitati: punerea la uscat a bazinului, cu scafandri, inspectii vizuale periodice si mai rar prin sondaje acustice.

Masuri de impiedicare a patrunderii corpurilor straine din aval: ridicare pragului de la capatul aval al bazinului, pat de beton pe roca din aval.din aval.

DEBIT EXCEPTIONAL

Capacitatea insuficienta a lucrarilor de evacuare, constatata cuocazia unor viituri sau in urma unor studii de reevaluare aproiectului.

Exista un numar mare de cazuri de incidente sau cedari ale unorbaraje ca urmare a acestui scenariu. Debitul exceptional este unfenomen de scurta durata si mai putin de imbatranire. S-aconsiderat totusi ca acest fenomen trebuie incadrat la fenomeneleconsiderat totusi ca acest fenomen trebuie incadrat la fenomenelede imbatranire

Exemple

Barajul Wyangala (Australia):

baraj de greutate, H= 61m

intrat in exploatare in 1936. In

urma unei viituri puternice din

1950 ca urmare a distrugerilor

provocate a fost refacut

descarcatorul de ape mari cudescarcatorul de ape mari cu

o capacitate marita. A fost

construit un nou baraj de

umpluturi sprijinit pe vechiul

baraj pentru a castiga un volum

suplimentar prin suprainaltare.

Exemple

Barajul Barker (SUA) H = 53 m, construit in 1910. Evacuator de ape mari de 12m latime cota cresteideversorului cu 2,4 m sub cota coronamentului. In 1962 a fost reevaluata capacitatea descarcatorului si 2ani mai tarziu a fost largit la 38 m si supra inaltat cu 0.9 m. A fost construit si un nou canal de evacuare.

Cauze, efecte, consecinte

Problema capacitatii insuficiente a evacuatorilor de ape mari poatefi caracterizata in felul urmator: 1. viitura depaseste capacitateadescarcatorului; 2) in anumite cazuri capacitatea este diminuata dincauza functionarii defectuoase a stavilelor; 3) barajul este deversatpeste coronament ceea ce antreneaza in cea mai mare parte acazurilor distrugerea barajelor din pamant, inundarea centralei de

DEBIT EXCEPTIONAL

cazurilor distrugerea barajelor din pamant, inundarea centralei dela piciorul barajului si eroziunea fundatiei la piciorul lucrarii.

Acest scenariu se datoreaza unor viituri bruste, neasteptate sidistrugerii lucrarilor din cauza ca acestea nu au fost in masura sadescarce debitul de viitura. Consecintele au fost mult mai grave incazul proastei functionari a stavilelor care a condus la reducereacapacitatii de evacuare.

DEBIT EXCEPTIONAL

Monitorizare si control

Scenariul privind debitul exceptional poate fi identificat si controlatfie printr-o urmarire a comportarii lucrarii in timpul viiturii, fie printr-o reexaminare a conceptiei lucrarii in raport cu criteriile actuale inspecial in ceea ce priveste viitura de calcul.

PROBLEME LA STAVILE SAU VANE

Lucrarile anexe pot avea probleme din cauza deteriorarilor suferitede echipamentele mecanice (stavile, vane). Aceste deficiente isi auoriginea in proiectare, executie, sau cel mai adesea in proastaintretinere a acestora.

Lucrarile anexe afectate sunt goliri de fund, prize si deversoare.

ExempleBarajul Picote din Portugaliailustreaza foarte bine problemelelegate de imbatranirea vanelor si aechipamentelor conexe. Baraj in arcH = 100 m, Lc = 139 m pe fluviulDouro. Construit in 1958 esteprevazut cu un descarcator desuprafata echipat cu 4 vane segmentde 20 m latime si 8.6 m inaltime.Capacitatea evacuatorului este de10400 mc/s. Vanele sunt manevratecu lanturi prin intermediul unor troliicu lanturi prin intermediul unor troliielectrice. Motoarele sunt legate intre

ele printr-un arbore de sincronizare.

Barajul Picote

In timpul viiturii din 16 februarie 1966 stavilele au fost manevrate prin comanda de la distanta.Lanturile de ridicare aflate sub apa si-au pierdut capacitatea de pliere (racordare) din cauzaacumularii de debris. Blocarea motorului din stanga uneia dintre vane a condus la distrugereaarticulatiei bratului. Stavila nu era suficient de rigida pentru a fi ridicata de o singura parte si caurmare a deformarii au luat nastere forte de frecare in ghidajele laterale si etansare. Solicitareasuplimentara a condus la oprirea motorului si caderea libera a stavilei.

Cauze, efecte, consecinte

Stavilele si celelalte echipamente nu creeaza in general problemeasa de grave incat sa puna in pericol lucrarile anexe decat doardaca au existat greseli de conceptie, de intretinere sau aparent mairar de executie.

In privinta conceptiei: 1.) stavile cu deschidere mare, rigiditateinsuficienta pentru a fi manevrate lateral dintr-o singura parte; 2.)

PROBLEME LA STAVILE SAU VANE

insuficienta pentru a fi manevrate lateral dintr-o singura parte; 2.)corpul vanei insuficient rigidizat pentru a rezista la vibratii; 3.) vanasau stavila insuficient ventilata in aval in cazul descarcarii intr-oconducta inchisa; 4.) echilibrare insuficienta a presiunilor de o partesi dea alta in raport cu conditiile de manevra; 5.) conceptie gresitaa flotorilor in cazul stavilelor manevrate hidraulic; 6.) incredereexcesiva in comenzile automate; 7.) erorile umane in conditii destres; 8.) modele sau teste nepotrivite, utilizate in faza deproiectare.

PROBLEME LA STAVILE SAU VANE

Cauze, efecte, consecinte

In privinta executie: 1.) suduri insuficiente; 2.) defecte diverse alematerialelor constitutive.

In privinta intretinerii: 1.) absenta incercarilor periodice (profilactice)ale stavilelor; 2) verificarea insuficienta a celorlate echipamente demanevra, controlul coroziunii si al etansarilor; 3.) proasta intretinerea camerelor de manevra a stavilelor hidraulice; 4.) curatarea sia camerelor de manevra a stavilelor hidraulice; 4.) curatarea silubrefierea lanturilor de ridicare aflate in apa.

RECOMANDARI GENERALE

Prevenirea fenomenelor de imbatranire a lucrarilor anexe se poate face

cel mai bine printr-o proiectare corecta, constructie si exploatare de

calitate.

Experienta a aratat ca multe dintre problemele aparute la aceste lucrari

pot fi minimizate daca se va tine seama de cateva recomandari

generale:

Utilizarea modelelor hidraulice fizice, sau numerice pentru intelegerea Utilizarea modelelor hidraulice fizice, sau numerice pentru intelegerea

fenomenului si proiectarea corespunzatoare a lucrarilor anexe.

Lucrarile trebuie sa fie robuste si in acelasi timp simplu de operat;

trebuie astfel concepute incat sa poata fi operate chiar si dupa

declansarea fenomenului.

Operarea echipamentului trebuie asigurata de 2 surse de eneregie: una

principala si una de siguranta.

RECOMANDARI GENERALE

Trebuie sa existe reguli de manevrare in caz de viitura si modele de

prognoza .

Trebuie asigurata comunicarea si facilitata interventia cu oameni si

echipamente in amplasamentul lucrarii, in caz de necesitate.

Regulamentul de exploatare trebuie sa contina instructiunile ce trebuie

urmate in situatii normale, de atentie, sau de viitura.

Programul de intretinere este foarte important pentru o functionare Programul de intretinere este foarte important pentru o functionare

sigura a echipamentelor. Trebuie executate manevre profilactice

(periodice) a echipamentelor hidro- electro-mecanice (EHEM).

Inspectia periodica a constructiilor si a EHEM , inspectii dupa evacuarea

viiturilor sau in urma unor evenimente exceptionale.

Este bine ca schema de deschidere a stavilelor sa fie stabilita la faza de

proiectare si sa fie respectata in timpul functionarii lucrarilor anexe.

Trebuie asigurate conditiile pentru instalarea unor batardouri temporare

amonte si aval de aceste lucrari.