) Secţiunea transversală a canalelor navigabile

Secţiunea transversală a canalelor navigabile se caracterizează prin mărime şi formă. Ea se

dimensionează diferit de secţiunea canalelor destinate transportului de apă.

Lăţimea şi adâncimea apei vor trebui să permită înscrierea în secţiune a gabaritului de apă

(iar la trecerea pe sub poduri să se asigure gabaritul de aer; vezi paragraful "Gabarite de navigaţie").

În acelaşi timp secţiunea trebuie să fie suficient de mare în raport cu cupla maestră a navei

de calcul () astfel încât rezistenţa la înaintare să nu aibă valori ridicate.

Forma secţiunii transversale poate fi: parabolică (tip albie naturală), trapezoidală, poligonală

sau dreptunghiulară.

Cele mai folosite sunt secţiunile trapezoidale şi poligonale iar în teren stâncos sau în

săpături adânci secţiunea dreptunghiulară (de asemenea, la trecerea canalului prin localităţi).

Fig. IV-10

Fig. IV-11

Fig. IV-12

Ecluze cu bazine economizoare

De câte ori problema compensării pierderilor de apă dintr-un bief de canal este dificilă

sau costisitoare (de exemplu la alimentarea cu apă a unui bief de creastă) ecluza (ecluzele) care

delimitează acel bief va fi special dotată pentru a se economisi apa folosită la ecluzare.

O parte din volumul de apă din sas nu va fi evacuată în bieful aval ci în unul sau mai

multe bazine situate lateral, numite economizoare. La umplerea sasului se va introduce mai întâi

apa stocată în economizoare iar apoi, până la umplerea completă, se ia apă din bieful amonte (cel

deficitar în apă).

Economizoarele sânt construcţii de înmagazinare a apei disponibile, executate pe o parte

sau pe ambele părţi ale ecluzei. Ele se folosesc atunci când sursele de apă pentru compensarea

pierderilor de apă (prin ecluzare şi celelalte) sunt insuficiente şi de asemenea pentru economia de

energie (în cazul în care bieful deficitar ar trebui alimentat prin pompare).

Economizoarele se pot construi în două variante:

- bazine deschise situate în trepte sau pe ambele părţi ale ecluzei

- bazine închise, etajate, separate prin planşee etanşe.

Pentru că trecerea apei din sas în economizoare şi invers să se poată face gravitaţional

căderea ecluzei (H0) se va împărţi în 2 + n tranşe de apă (de obicei egale, n fiind numărul de

bazine economizoare care urmează să se execute. În acest fel vom avea o tranşă (volum) de apă

situată deasupra cotei primului economizor (cel cu cota cea mai ridicată) şi o tranşă de apă

situată sub cota ultimului economizor (cel cu cota cea mai joasă).

Pentru circulaţia apei între sas şi economizoare se execută galerii care leagă sistemul de

alimentare al ecluzei de economizoare, galerii ce sunt controlate de vane. Secţiunea galeriilor se

calculează în mod similar cu cea a galeriilor sistemului de alimentare.

Cazul ecluzei cu un singur economizor este prezentat în figura V.66.

Fig. V-1

a) Sistemele cu orificii practicate în porţi se pot aplica de obicei doar la căderi mici (până la

3.5 m) şi câteodată sunt păstrate ca sisteme de rezervă.

Dacă orificiile sunt mici rezolvarea poate fi cea din figura V.25.

Pentru a reduce agitaţia apei în sas şi a îmbunătăţi condiţiile de staţionare a navei

concomitent cu mărirea orificiilor se poate adopta soluţia cu orificiu înecat din figura V.26.

În cazul ecluzelor fără zid de cădere şi care au căderea mai mică de 7.5 m se poate adopta

sistemul cu orificiu înecat şi prag de disipare (fig. V.27).

Fig. V-2

Fig. V-3

Fig. V-4

Sistemul este utilizabil şi la poarta aval, pentru golire.

Un sistem mai perfecţionat cu orificii practicate în porţi, este cel din figura V.28, la care jetul

de apă este dirijat într-o cameră de disipare a energiei (utilizabil şi la poarta aval):

Fig. V-5

a) Sistemele cu galerii scurte de ocolire a porţilor sunt utilizabile atât pentru umplere (la capul

amonte) cât şi pentru golire (la capul aval). Ele au apărut odată cu realizarea ecluzelor din

zidărie sau din beton. Galeriile se pot executa cu secţiune constantă sau variabilă (spre ieşire ele

lărgindu-se sub formă de difuzor sau ramificându-se, fig. V.29 şi V.30).

Fig. V-6

Prin ciocnirea curenţilor de apă care pătrund în sas de pe cei doi bajoaieri, se produce

disiparea unei părţi din energia acestora.

Gurile de ieşire în sas ale galeriilor pot fi orientate şi către zidul de cădere (tot în scopul

disipării energiei).

Fig. V-7

c) Alimentarea frontală prin manevrarea porţilor se poate realiza cu ajutorul porţilor

plane ridicătoare, porţilor plane ridicătoare-coborâtoare, porţilor segment şi al porţilor sector.

Utilizarea porţilor segment este prezentată în figura V.31:

Alimentarea prin intermediul porţilor plane este prezentată în figurile V.32 (poartă

ridicătoare) şi V.33 (poartă ridicătoare-coborâtoare).

Fig. V-8

Fig. V-9

Fig. V-10

d) Sistemele de alimentare frontală prin camere de disipare a energiei situate în

grosimea zidului de cădere pot recurge şi la galerii controlate de vane cilindrice (care coboară direct

pe verticală şi au gurile de evacuare în camera de disipare). Camerele de disipare pot avea secţiunea

evazată spre ieşirea în sas în scopul reducerii vitezei apei. O soluţie de acest tip este prezentată în

figura V.34.

Pentru a se înlătura unele din neajunsurile alimentării concentrate frontal (pantă mare a apei

în sas, timp de umplere mai mare) se pot executa sisteme de alimentare concentrată nefrontal. De

exemplu orificiile de introducere a apei în sas pot fi amplasate la mijlocul lungimii sasului. Prin

mărirea numărului de orificii de introducere a apei în sas preţul de cost al soluţiei creşte faţă de

alimentarea concentrată frontal dar condiţiile de alimentare se îmbunătăţesc, făcând trecerea spre

sistemele de umplere distribuită.

Fig. V-11

B) Sisteme de umplere-golire distribuită. Acestea duc la pante longitudinale ale apei în sas

(în timpul umplerii) mult mai reduse iar în varianta "sisteme echiinerţiale" panta practic se anulează.

Sistemele de umplere distribuită au ca elemente principale galeriile amplasate în lungul

ecluzei, în bajoaieri sau în radier. Din aceste galerii apa pătrunde în sas prin orificii sau fante

(laroane, în cazul galeriilor amplasate în bajoaieri).

Intrarea galeriilor la capul amonte, controlul acestora cu vane şi batardouri (care va fi deschis

în paragraful "vane pentru sistemul de umplere golire al ecluzelor") şi ieşirea la capul aval sunt

asemănătoare cu cele de la sistemele concentrate, cu galerii scurte de ocolire a porţilor (intrarea şi

ieşirea vor fi tratate în finalul acestui paragraf).

Sistemele distribuite sunt de patru tipuri principale:

a) cu galeriile amplasate în bajoaieri

b) cu galeriile amplasate în radier

c) echiinerţiale

d) separative

a) Sistemele cu galerii amplasate în bajoaieri pot fi şi ele de mai multe subtipuri:

- cu ieşirea apei direct prin laroane (fig. V.35)

- cu galerii transversale de legătură amplasate în radier şi ieşirea apei prin fante situate

pe acestea (fig. V.36)

- cu galerii transversale legate alternativ de câte una din cele două galerii principale din

bajoaieri (fig. V.37).

Fig. V-12

Fig. V-13

Fig. V-14

b) Sistemele cu galerii amplasate în radier pot avea ieşirea apei pe verticală sau pe

orizontală (prin "aşezarea" unor casete cu orificii laterale peste orificiile cu ieşire pe verticală). Ele

pot fi:

- cu o galerie centrală (fig. V.38)

- cu două galerii şi ieşire verticală (fig. V.39)

- cu patru galerii şi ieşire orizontală (fig. V.40)

- variante combinate, inclusiv galerii în bajoaieri combinate cu galerii în radier (care fac

trecerea spre ecluzele alimentate echiinerţial, fig. V.41).

Fig. V-15

Fig. V-16

Fig. V-17

Fig. V-18

c) Sistemele echiinerţiale sunt sisteme care prin calibrarea corespunzătoare a galeriilor şi

orificiilor ca şi prin alegerea unui traseu adecvat al galeriilor duc la o funcţionare uniformă pe toată

durata umplerii (alimentare echilibrată hidrodinamic) şi creează condiţii foarte bune de staţionare a

navelor în sas (uneori practic nici nu mai este necesară legarea navei în timpul umplerii sasului).

O schemă de principiu a acestor sisteme este prezentată în figura V.42.

Fig. V-19

a1⋅v1=3⋅q0 a2⋅v2 =2⋅q0 a3⋅v3=q0 (V.52)

unde:

ai - secţiunea galeriei a1>a2>a3

vi - viteza apei în galerie

q0 - debitul de alimentare a sasului pe fiecare orificiu

Rezolvarea practică se poate face aplicând una din următoarele scheme (cu un grad sporit de

ramificare a debitului, fig. V.43, 1, 2, 3, 4).

Fig. V-20

Schema 1 se poate rezolva ca în figura V.41 (sau similar). În figura V.44 se prezintă

rezolvarea schemei 2.

Fig. V-21

O modalitate de aplicare a schemei 3 se prezintă în figura V.45.

Fig. V-22

În mod similar se aplică şi schema principială 4 din figura V.43.