………………………………………………………………………………………………………………………………………. TORENŢI PROGRAMA ANALITICĂ 1.Introducere şi scopul disciplinei 2.Noţiuni de hidrostatică a.Presiunea hidrostatică b.Legea hidrostaticii c.Presiuni şi forţe hidrostatice pe pereţi plani, verticali şi înclinaţi 3.Noţiuni de hidrodinamică şi hidraulică a.Noţiuni cinematice şi geometrice b.Ecuaţia lui Bernoulli c.Pierderile de sarcină . 4.Scurgerea prin deversare a.Tipuri de deversare b.Lama deversantă c.Adâncimile conjugate Tipuri de deversoare: B - deschiderea deversorului (baza mare) b - lăţimea la bază h - înălţimea de lucru a deversorului α - fructul m = ctg α ...................................................................................... ...................................................................................... .................................. 1
aluvionar antrenat şi transportat de curenţii de apă9. Lucrări în bazinele hidrografice torenţiale
£< Amenajarea bazinelor hidrografice longitudinale: condiţii de rezistenţă şi stabilitate, lucrări de întreţinere, exploatare şi conservare a învelişului vegetal
Ι - lucrări transversaleΙI - lucrări longitudinale: fixări de albieIII - lucrări de regularizareIV- lucrări de întreţinere, exploatare şi conservare a învelişului vegetal10.Concepţii, realizări şi preocupări în domeniul corectării torenţilor atât în România
cât şi în lume 11. Influenţa avalanşelor. Combaterea efectelor distructive ale acestora precum şi
prevenirea lorINTRODUCEREA Şi ISTORIA INTRODUCERII TORENŢILOR ÎN ROMÂNIADintr-o suprafaţă totală de aproximativ 237 000 km2 aproximativ 55% din relieful
României este un relief de tip accidentat cu o orografîe pronunţată care prezintă aspect de torenţialitaie ridicată.
Stratul iitologic al acestui relief este alcătuit sau format din roci sedimentare sau din depozite de aluviuni care prezintă valori scăzute în privinţa rezistenţei la eroziune.
în concluzie stratul liţologic al acestor suprafeţe este puţin rezistentUn factor important care contribuie într-o măsură hotărâtoare îa dezvoltarea
accentuată a torenţilor este apa, mai ales cea căzută direct, adică apa din precipitaţii.Intensitatea degradării stratului Iitologic este cu atât mai intensă cu cât regimul
ploilor este mai agresiv, iar ploile căzute au o durată şi intensitate scăzută.Au existat perioade în România (1825 - 1880) în care s-au făcut exploatări
neraţionale ale fondului forestier. Exploatarea sălbatică a pădurilor a permis degradarea scoarţei terestre, a permis deteriorarea covorului vegetal şi a contribuit la lipsa fixării materialului degradat fizic şi alterat chimic pe versanţi.
Despăduririle masive au contribuit din plin la formarea de izlazuri comunale şi păşuni alpine, la pământuri sterpe neprotejate de învelişul vegetal şi a permis formarea unor viituri de apă şi noroi (material antrenat) de cele mai multe ori cu efect catastrofal.
Existenţa unui regim hidric bogat, precum şi a diferenţelor mari de temperatură (care conduc îa degradarea fizică şi alterarea chimică) permit o intensificare a proceselor de eroziune, favorizează degradările şi alunecările de teren.
Un alt factor care contribuie la sporirea torenţialitătii a fost folosirea unor agrotehnice deficitare de exploatare lemnoasă, ceea ce de fapt am putea denumi exploatare de tip colonial a fondului silvic.Tot ca urmare a intensitatii proceselor ce se pot manifestafie la suprafata, fie se pot dezvolta pe orizontul de sol contribuie la pierderea productivităţii solurilor.
în prezent în România sunt cuprinse în studii soiuri cu diferite bonităţi (aprecierea fertilităţii) pe o suprafaţă de maxim 2 mii. ha.
Fertilitatea solurilor pe suprafaţa menţionată este apreciată prin pierderea capacităţii, care ia valori de la 5 la 100%.
Prin cele menţionate şi arătate se arată cauzele ce generează pagubele economiei naţionale prin:
=> Scăderea fertilităţii solurilor, care poate fi parţială sau totală=> Perturbarea regimului hidrologic al reţelei hidrografice precum şi a
materialului litologic de la suprafaţa terenului => Aproximativ 58% din materialul aluvionar provine de la versanţi şi terase4,
iar restul se regăseşte în scurgerile albiilor râurilorSe poate interveni în privinţa mişcării efectelor negative generate în stratul litologic
prin reîmpădurire. Reîmpădurirea efectuată restrânge şi limitează degradările şi alunecările de teren, însă nu le stopează.
Mişcarea transportului de aluviuni pe versanţi se poate face numai prin împădurire, fenomenul nu se stinge în totalitate, însă degradarea este simţitor încetinită.Este ştiut faptul că reţeaua hidrografică se reface mult mai greu decât versanţii deoarece râurile (reţeaua hidrografică) sunt locurile de concentrare ale scurgerii, iar aici puterea curentului de apă la transport şi eroziune este ridicată. HISTEREZIS HIDROLOGIC
Histerezisul hidrologic este definit prin gradul de inversabilitate.Se întâlnesc procese de eroziune avansate şi foarte avansate pe versanţi, acestea în
lipsa factorului de mediu apa evoluează uneori lent sau accelerat, însă porţiunile de albie degradate sunt supuse în continuare dezechilibrului, adică evoluează.
Bazinele hidrografice ne apar ca o succesiune de segmente bine determinate ale mediului înconjurător.
în schema prezentată mai jos evidenţiam unele din segmentele bazinului hidrografic precum şi interdependenţa sau legăturile care se stabilesc între acestea.
Aceste segmente nu trebuie nu trebuie să fie considerate ca şi părţi inseparabile ale mediului fizico - geografic şi acestea nu trebuie privite numai sub aspectul suprafeţei de pe care formaţia hidrografică îşi colectează apele.
Aceste componente nu sunt independente ci sunt ansambluri de diferite ordine care sunt ierarhizate după legi naturale şi integrate funcţional.
Este vorba deci de un sistem de tip deschis în cadrul căruia se* realizează schimb de materie şi energie şi astfel printr-o abordare sistemică se pot determina intrările, ieşirile, transformările din sistem cu privire la energie şi materie.
La nivelul torenţilor intrările pot fi reprezentate de: apa care poate proveni din precipitaţii lichide şi solide. Precipitaţiile pot avea valori ridicate atunci când sunt însoţite de vânturi sau furtuni
Schimbările de energie sunt reprezentate de:=> Căldura solară care este reprezentată de energia luminoasă şi cea calorică => Energia cinetică a vântului => Energia cinetică a apei, precum şi cea potenţială datorată câmpului gravitaţional
Aceste forme de energie pot produce pagube foarte mari. => Energia specifică suplimentară datorată coborârii treptate a nivelului de apă în
cursurile reţelei hidrografice.Menţionăm cu un rol important şi activitatea factorului antropic (activitatea umana)
prin influenţele pe care le are (pozitive sau negative) în scurgerea apelor pe reţeaua hidrografică sau în bazinul hidrografic.
Ieşirile în sistem sunt reprezentate de:=> Energia necesară topirii zăpezilor => Energia radiată de către suprafaţa bazinului => Energia înmagazinată de către vegetaţie=> Energia echipotenţială, care scade treptat datorită eroziunii (planurile
extreme ale bazinului hidrografic se apropie în timp). De aceea bazinele hidrografice ce cuprind eroziuni şi care înregistrează în continuare degradări şi eroziuni se mai numesc bazine hidrografice torenţializate sau segmente alterate ale mediului respectiv.
HIDROSTATICAEste o componentă a hidraulicii ce studiază influenţa lichidelor în repaus asupra
corpurilor cu care cine în contact sau efectele lichidelor asupra corpurilor în repaus.
p1dA + G cos α - p2dA sau p2dA - pidA = G cos α Z1 - Z2
= L cos α=> P2 = p1 + P g (Z2 - Z1) => p2 + p gZ2 = p1 + p gZ1
PA = Po + p sau: pB = Po + P ghB
Presiunea hidrostatică este formată din cele 2 componente conform relaţiei matematice.
Ρο - presiunea atmosfericăp gh, ρ gz - presiunea hidrostaticăPA, PB— presiunea hidrostatică absolutăDacă p0 = 0 => PA = ρ ghA şi PB = P ghB - presiuni hidrostatice relativeDIAGRAME DE PRESIUNE
EXEMPLUSă se determine presiunea hidrostatică la adâncimea de 3,5 m cunoscând valonii
densităţii apei şi acceleraţiei gravitaţionale.H = 3,5P = 1000 x 9,81x3,5 = 34445 N/m2
Expresia forţei de presiune pe suprafaţa S(a)FS(a) = (p0 + ρ gzG (α))S(α)
Semnificaţia mărimilor care intervin este:S(α) - suprafaţa pe care se manifestă forţa hidrostatică dată de presiunea hidrostatică
ş care poate lua diferite forrne şi înclinări corespunzătoare unghiului αpo - presiunea relativă dată de presiunea atmosferică, în generai p0 = Oρ - densitatea lichiduluig - acceleraţia gravitaţionalăZG - coordonata centrului de greutateExpresia generală a forţei hidrostatice prezintă 2 componente:1. F0 = p0 S - componentă de tip Pascal2. F(α) = p ρ ZG (Α) S(α) - forţa hidrostatică propriu - zisă
Expresiile coordonatelor centrelor de presiune
HIDRODINAMICAEste ştiinţa care studiază legile mişcării lichidelor luând în calcul forţele şi
urmările acestora. Este o parte componentă a hidraulicii.Pentru a concretiza mişcarea unui lichid este necesar să se cunoască presiunea si
viteza în toate punctele masei de lichid în mişcare, în cazul general aceste 2 mărimi diferă de la un punct la altul şi se pot modifica chiar în acelaşi punct în decursul timpului.
Presiunea şi viteza în punctele masei de lichid sunt influenţate şi de factori exteriori între care putem menţiona forma şi natura pereţilor albiei prin care se scurge lichidul.
Legile mişcării lichidelor care formează obiectul hidrodinamicii stabilesc relaţiile care există între presiunile şi vitezele punctelor lichidului în diferite condiţii de mişcare ale acestuia.
In rezolvarea teoretică a unor probleme de practică este necesar să se aducă corecţii sau simplificări ale fenomenului real.
B
Principalele simplificări se referă la eliminarea vâscozităţii şi compresibilităţii lichidelor. Un asemenea lichid nu există în realitate şi tocmai de aceea acest lichid se numeşte perfect. Aceste simplificări admise nu vor modifica esenţial fenomenul studiat iar soluţiile teoretice obţinute pot rezolva problemele tehnice, deci putem vorbi despre rezultate tehnice care comportă cu fenomenele teoretice.ELEMENTE CARACTERISTICE ALE HIDRODINAMICII1. LINIA DE CURENT
Linia de curent reprezintă curba tangentă la vectorul viteză al particulelor de lichid sau altfel spus linia de curent este locul geometric al tangentelor la vectorul viteză al punctelor situate pe această curbă.
Referitor la linia de curent se dezvoltă 2 proprietăţi foarte importante: => Liniile de curent sunt unice, nu se intersectează
=> Liniile de curent umplu tot spaţiul, deoarece lichidul este un mediu continuu în cazul intersecţiei liniilor de curent, la intersecţia acestora punctul ar fi caracterizat de
vectori viteză şi presiune diferiţi ceea ce nu este posibil.2. TUBUL DE CURENTEste asemănător unui tub cu lungimea nedefinită prin care lichidul curge în acel moment ca şi când tubul ar avea pereţi rigizi.
Limitând fenomenul de studiat la o secţiune oarecum punctuală a tubului de curent vom obţine tubul elementar iar lichidul care se mişcă în tubul elementar de curent se numeşte fir de curent.
Suprafaţa normală pe firul de curent sunt (perpendiculară) se numeşte secţiunea vie a tubului elementar. Dacă liniile de curent sunt paralele între ele atunci secţiunea vie este un plan, iar dacă nu sunt paralele secţiunea vie este o suprafaţă curbă.Elementele importante ale curgerii hidrodinarnicii sunt: perimetrul udat şi raza hidraulică.
Perimetrul udat înseamnă conturul sau lungimea secţiunii vii mărginită de pereţii solizi (rigizi)
Pentru o secţiune circulară P = 2ΠΚ = Π D
Pentru secţiune dreptunghiulară avem P = b+h + h = b + 2hB - deschiderea la suprafaţă b - lăţimea la fund h - înălţimeaP = b + 21
RAZA HIDRAULICĂReprezintă raportul dintre secţiunea vie şi perimetrul udat, este un indice relativ pentru că ne arată câte unităţi de arie sau suprafaţă revin fiecărei unităţi din perimetrul udat. Pentru o secţiune dreptunghiulară:
Ρ = b + 2h
Pentru o secţiune circulară cu grad maxim de umplere:
Perimetrul udat şi raza hidraulică suferă modificări şi variaţii în funcţie de elementele geometrice date de gradul de umplere al secţiunilor.
DEBITE ŞI VITEZEDebitul Q al curentului este cantitatea de lichid care trece în unitatea de timp prin
secţiunea vie a curentului.
În cazul în care aceste viteze Vj nu pot fi determinate (legile lor) este normal că această însumare să nu poată fi efectuată. Pentru a putea rezolva problema se admite înmod convenţional că toate particulele de lichid din secţiunea vie se mişcă cu o viteză constantă încât să se poată obţine debitul tubului de curent. Această apreciere asupra
vitezei v, conduce la noţiunea de viteză medie şi deci pentru tubul elementar
CLASIFICAREA MIŞCĂRII LICHIDELORPentru a stabili legile hidrodinamicii care ajută la rezolvarea unor probleme tehnice
studiul mişcării unui lichid trebuie să înceapă cu determinarea mişcării lichidului respectiv.D. p. v. al spaţiului mişcările pot fi:1. Tridimensional - atunci când parametrii particulelor de lichid sunt variabili pe cele
3 direcţii. Elementele hidraulice variază de la un punct la altul.
Ex: curgerea apei în jurul pilelor unui pod.
3Bidimensional atunci când parametrii de lichisdsuferă transformărisau modificări în pian, mişcările lichidului suni paraieie cu un anumii pian. bx: - curgerea apei
mtr-o albie descinsa 4. Unidimensional - atunci când deplasarea particulelor de lichid se face pe o
direcţie cunoscută sau pe traiectoriedreaptă sau curbăD. p. v. ai mişcărilor în timp:1. Mişcarea permanentă - care se realizează atunci când pentru un punct din spaţiu în
mişcare. mărimea si direcţia vitezei precum si presinnea rămân constante în tirn.ca oconsecinţa a faptului ca vitezele sunt constante m timp liniile de curent nu se modifica m decursul timpului şi acestea corespund cu traiectoriile pe care se deplasează particulele de lichid
2. Mişcarea nepermaneniă — acesiea suni mişcări ia care viiezeie şi presiunile suferămodificări m timp şi spaţiu ae ia un punct ia altui m lichid.
In cazul mişcărilor nepermanente variază şi forma liniilor de curent.
D. p. v. ai variaţiei parametrilor hidraulici în lungul curentului ae lichid: l. Mişcare uniformă 9 Miscare neuniformăVorbim de mişcare uniforma arunci când liniile de curent sunt rectilinii şi paraieie şi
ceea ce este mai important vitezele particulelor prezintă aceeaşi valoare (constantă).Mişcarea uniformă prezintă totuşi tuburi rectilinii iar secţiunea vie se formează pe un
contur care prezintă constanţa ca mărime şi forma in iungui tunului de curent.Mişcarea neuniformă este o mişcare la care liniile de curent au o formă oarecare iar
vitezele variază ca mărime şi directie pentru fierare particulă de lichid Este asemănătoare uneideplasări haotice a lichidului.
Pentru mişcarea lichidelor mai deosebim.Debitul sau vâna de curent - care înseamnă că lichidul ia contact pe tot
perimetrul, sau secţiunea vie delimitată în mod clar. Delimitarea poate fi făcută şi de către un gaz sau un alt lichid
Curenţi cu suprafaţă liberă - se caracterizează prin aceea că marginea secţiunii vii se face în 2 medii: atmosfera sau aerul şi pereţii solizi. Suprafaţa de contact cu atmosfera mai poartă numele şi de suprafaţă liberă.
Curgerea sub presiune - se caracterizează prin aceea că marginea secţiunii vii sau perimetrul udat este definit obligatoriu de către materiale rigide sau solide. O asemenea curgere se realizează la curgerea prin conducte. APLICAŢIA NR. IUn canal trapezoidal are următoarele elemente: b = 3m m = 3
Se cere a se determina raza hidraulică R şi Q debitul, ştiind că h = 1,5 m iar viteza apei este 1,2 m/s.
c = hmB = b + 2cP=b+21
Q=l,2* 11,25=13,5m3/sQ = 13,5 m3/sECUAŢIILE DE BAZĂ ALE HIDRODINAMICIIECUAŢIA LUI BERNOULLI
Ecuaţiile de bază ale hidrodinamicii decurg din aplicarea în cazul mişcării lichidelor a legilor generale ale mişcării. Acestea sunt:
Ecuaţiile care stabilesc mişcarea lichidelor permit aducerea unor corecţii care sunt necesare în cazul mişcării lichidelor reale.
Prima lege a hidrodinamicii se mai numeşte şi ecuaţia de continuitate şi ea se deduce din principiul conservării cantităţilor pentru lichide incompresibile şi lipsite de viscozitate.
V1=V2
V=AvΔtQ1 Δt = A1 Δx1 ΔtV2 = A2 v2 Δx2
cum V1 = V2 => S1 v1 = S2 v2 sau
Cea de-a doua ecuaţie a hidrodinamicii este reprezentată de ecuaţia Iui BERNOULLIîn cazul mişcării lichidelor perfecte sau ideale.
Δ L = Ec +EpΔ L - variaţia lucrului mecanic al volumului de lichid între cele 2 poziţii materializate
prin cotele hi şi h2.ΔL = p1 v1 - p2v2
Ec - variaţia energiei cinetice ale volumului de lichid între cele 2 secţiuni.
Ep - variaţia energiei potenţiale între cele 2 secţiuni Ep = m g h2 - m mg = G
i - panta talveguluiip - panta piezometrică
ie - panta energetică
H1 =H2 + hrl_2
- sarcina hidrodinamică în secţiunea
H2 - sarcina hidrodinamică în secţiunea
hr 1-2 - pierderea de sarcină pe sectorul de lungime L1-2
Z1 şi z2 - cota sau poziţia talvegului în cele 2 secţiuni
=înălţimea piezometrică în secţiunea l
= înălţimea piezometrică în secţiunea 2
- înălţimea cinetică
Z1 + h1 - cota piezometrică în secţiunea l z2 + h2 - cota piezometrică în secţiunea 2- cota energetică în secţiunea l
Mărimile energetice descrise mai sus permit interpretarea geometrică a ecuaţiei lui Bernoulli, prin aceea că sarcina hidrodinamică H se compune din:
- cota energetică în secţiunea 2
înălţimea cinetică
sau componenta
- înălţimea de presiune sau componenta de presiune
=> z — poziţia sau componenta de poziţieîn acelaşi timp se dă o importanţă deosebită legii lui Bernoulli prin interpretarea energetică a elementelor care compun legea:- reprezintă energia specifică cinetică
- energia specifică de presiune=> z - energia specifică de poziţie
=> z + h - energia specifică potenţială- energia specifică totală într-o secţiuneCea de a treia lege a hidrodinamicii o reprezintă teorema impulsului
APLICAŢIA NR 2Să se calculeze debitul, vitezele şi presiunea apei în sistemul reprezentat de rezervor şi
conducte cunoscându-se următoarele:
h=10md1 = 300 mm - 0,3 m d2 - 450 mm = 0,45 m d3 = 200 mm = 0,2 mRezolvarea problemei se face scriind ecuaţia lui Bernoulli între punctele M0 şi M3
ţinând cont că presiunea este cea atmosferică şi planul de referinţă în axa conductelor.
Coeficientul α reprezintă acceleraţia Coriolis şi ia mărimile 1,1 şi l în funcţie de modul în care se realizează scurgerea.
- teorema impulsului
APLICAŢIA ΝR 3O staţie de pompare are în echipament 3 pompe, fiecare funcţionează cu debitul Q1 = l
m3/s
Coonducteie de preluare de la fiecare pompă au diametrul nominal D1 = 0,500 m, şi se grupează într-un sistem de îmbinări într-o conductă cu U2 = 0,800 m.
Se cere să se calculeze debitul si viteza în conducta de diametru D2
Q2 = 9V2=?
DEVERSOARE NOŢIUNI INTRODUCTIVE
Se înţelege prin deversare o deschidere care se practică la nivelul coronamentului unei lucrări hidrotehnice şi care îndeplineşte: => Evacuează apa din amonte
=> Delimitează curentul de lichid după o anumită direcţie => Dirijează curentul de lichid după o anumită direcţie Din punct de vedere geometric la un deversor se disting: => Pragul sau creasta deversorului peste care se scurg apele la viiturile torenţiale => Umerii (flancurile deversorului) care mărginesc lateral lama de apă ce se scurge prin deversor
Ym - înălţimea utilă a barajuluiD. p. v. hidraulic mărimile caracteristice sunt:H - sarcina deversorului dată de înălţimea lamei de apă ce deversează peste pragv0 - viteza de acces al apelor în deversor
Suma sarcinii în deversor şi al factorului critic al vitezei
de accesCondiţie: dacă viteza de acces v0 este mai mică sau aproximativ cu 1m/s factorul
critic HO se poate neglija şi H0 = H
Clasificarea deversoarelor poate fi făcută după criterii numerice ce ţin seama de factori ce influenţează scurgerea apei prin deversor. După forma în plan vertical distingem:
După felul contracţiei se disting: => Deversoare cu contracţie de fund => Deversoare fără contracţie laterală
Deversoarele fără contracţie laterală sunt întâlnite atunci când lungimea crestei deversorului b este egală cu lăţimea albiei din amonte.
Cel mai important criteriu de clasificare ce se ia în considerare este după raportul a/H.
a - grosimea la coronament a barajuluiH - înălţimea coloanei de apăa) Deversoare cu prag subţire când a/H < 0.67. Caracteristica acestui tip de deversor este fapta că lama deversantă se desprinde de pe parametrul amonte al barajului
b) Dacă raportul a/H este cuprins între 0,67 şi 2,5 atunci avem deversoare cu praggros. Caracteristica acestui tip de deversor este faptul că lama deversoare se desprinde depe parametrul aval al barajului.
c) Deversoare cu prag lat când raportul a/H > 2,5. Caracteristica acestui tip dedeversor constă în faptul că lama deversantă se subţiază la nivelul deversorului datorităcreşterii vitezei.
Datorită debitelor relativ mari ce se realizează pe albiile torenţiale dar şi datorită reducerii continue a barajului la coronament deversoarele acestor lucrări funcţionează în timpul viiturilor fie ca deversoare cu prag subţire fie ca deversoare cu prag gros.
Cel de-al treilea tip se întâlneşte foarte rar.în prima parte a viiturii torenţiale cât şi în partea finală a viiturii raportul a/H poate
avea valori > 2,5 şi astfel de deversoare să fie cu pragul lat, dar valoarea raportului se face la debitul maxim de viitură.
•Studiile scurgerii prin deversoare poate fi asemuit prin scurgerea lichidelor prin
orificii mici.Se aplică în concret această ecuaţie printr-o secţiune OO suficient de îndepărtată de
orificii şi o altă secţiune CC ce coincide cu secţiunea contractată a jetului.
Aor - suprafaţa orificiului v - viteza de evacuare G - raportul de contracţie Ac - suprafaţa
ε ia valori pentru peretele vertical între 0,66 - 0,64.
ξν - coeficient de viteză care pt apă are valoarea 0,67 μ - coeficient de debit μ = ξνε aprox. egal 0,60
TIPURI DE DEVERSOARELa lucrările hidrotehnice transversale din domeniul amenajării torenţilor sunt utilizate următoarele tipuri de deversoare: => deversoare dreptunghiulare => deversoare triunghiulare => deversoare trapezoidale
Primele două reprezintă interes pentru activităţile de cercetare ştiinţifică iar al treilea se mai numeşte şi „deversor de exploatare" .
1. DEVERSORUL DREPTUNGHIULAREste relativ puţin utilizat la barajele din domeniul amenajării torenţilor impunându-
se numai pe văile înguste cu debite de viitură mari. Acest tip de deversor, în schimb, este consacrat ca instrument de măsură a debitului în bazine cu caracter experimental.
Bazinele experimentale sunt bazine cu suprafeţe mici de zeci până la sute de ha, relativ bine împădurite, în cuprinsul cărora se fac măsurători şi se studiază parametrii hidrologici ai bazinului.
Pentru ca rezultatele acestor cercetări să fie omologate este necesar să fie asigurate anumite condiţii standard atât în construcţie cât şi în funcţionarea deversorului mai precis se folosesc deversoare cu prag subţire, iar această condiţie se realizează prin intermediul unei crete metalice ascuţite cu dimensiuni standard.
Creasta care se dispune după linia perimetrală a deversorului se încastrează într-o placă de beton armat ce se construieşte în zona deversată a barajului.
Sarcina în deversor se înregistrează cu un aparat numit lignigraf, care funcţionează după un principiu asemănător cu al pluviografului.
Partea din amonte a barajului se impermeabilizează cu dale de beton, iar barajul mai este prevăzut cu barbacane în corpul lui.
S-a admis că valoarea lui μ este aproximativ constantă dar în realitate variază cu sarcina z.
Se mai introduce în relaţie un coeficient de debit al deversorului notat cu m.
Această relaţie nu ţine cont de viteză, iar la viteze mai mici de l m/s H0 - H.Acest deversor a fost experimentat de Basne, de unde poartă denumirea şi de
deversor Basne, sau mai are valori între 0,3 - 0,5.Valorile minime se realizează la primele viituri (după executarea barajului), iar
valorile maxime sunt produse la viiturile când barajul s-a colmatat integral. Acest lucru se explică prin micşorarea vârtejurilor care se formează pe pragul deversorului şi din creşterea vitezei de acces a apei la deversor.
Pentru a determina relaţia debitului la deversor se va lua o suprafaţă dA.
2. DEVERSORUL TRIUNGHIULARSe foloseşte ca şi tipul precedent pentru cercetări hidrologice. Se utilizează unde
debitele de măsurat nu depăşesc l m/s.
- formula debitului pentru deversor triunghiular cu braţ subţireîn practică este folosit în mod curent deversorul triunghiular cu unghiul la vârf
2a=90°. Poartă numele de deversor Thompson.
Sarcina H se măsoară cu ajutorul lignigrafului. 3. DEVERSOR TRAPEZOIDALEste tipul de deversor folosit în mod curent la lucrările hidrotehnice transversale
din domeniul amenajării torenţilor.El se pretează la o punere în folosinţă relativ simplă şi se adaptează cu uşurinţă la o
mare varietate de condiţii de teren.
Debitul deversorului trapezoidal este însumarea deversorului triunghiular şi al deversorului dreptunghiular.
Este aplicată la deversoarele trapezoidale cu prag subţire fără contracţie laterală şi la care influenţa vitezei de acces poate fi neglijată (< l m/s).
Dacă intervine şi contracţia laterală atunci lungimea pragului se corectează printr-un coeficient subunitar definit coeficientul contracţiei laterale notat cu ε.
Pe baza unor studii efectuate s-a obţinut o valoare a lui ε de 0,9.
Dacă se va ţine cont şi de viteza de acces în deversor, H3/2 va deveni H0372.
CAZURI PARTICULAREDEVERSORUL TRAPEZOIDAL UZUAL ÎN EXPLOATAREAre valoarea unghiului α 45° => tg α = l
pentru coeficientul de debit se va lua o valoare m = 0,40 care a fost confirmat şi în modele de laborator.a = arctg1/4 - modelul CIPOLETIExperimentele au demonstrat următoarele două proprietăţi:1. Coeficientul de debit m este practic constant indiferent de sarcina Hm = 0,4182. Influenţa contracţiei laterale se traduce printr-o reducere a lungimii pragului
egalăcu valoarea 0,2H.
bε = b-0,2H
Q = 1,86 b H3/2
PRINCIPII ÎN PROIECTAREA DEVERSOARELOR
Prin proiectarea deversoarelor se urmăreşte determinarea formei în plan vertical, profilul planului deversorului, dimensiunile geometrice precum şi poziţia deversorului pe coronamentul barajului.
Se presupune că la data efectuării lucrării sunt cunoscute deja amplasamentele lucrărilor precum şi debitul lichid maxim de viitură ce trebuie evacuat prin deversor precum şi clasa sau categoria de importanţă.
Potrivit normativului de proiectare în vigoare 1995 deversoarele lucrărilor hidrotehnice transversale din domeniul amenajării torenţilor se dimensionează faţă de debitul Qd (debit de dimensionare) şi se verifică prin Qv (debit de verificare).
Se înţelege prin debit de dimensionare Qd debitul maxim de calcul ce corespunde condiţiilor normale de funcţionare a lucrărilor. Nu sunt permise în acest cazperturbaţii sau avarii mici în funcţionarea lucrărilor.
Prin debitul de verificare Qv se înţelege debitul ce corespunde probabilităţii de funcţionare al lucrărilor în condiţii speciale.
Executarea acestui debit se face cu admiterea unor mici avarii sau perturbaţii, dar care să fie de mică importanţă a. î. remedierea lor să fie posibilă fără scoaterea din funcţiune a lucrărilor.
Debitul de calcul Qd trebuie să fie deversat integral prin spaţiul deversorului, iar debitul de cerificare Qv se admite să fie evacuat parţial şi peste aripile acestuia.
ΔΗ să nu depăşească 30 cm.La lucrările ce sunt prevăzute cu disepator în aval sarcina ΔΗ nu provoacă avarii
majore.
LUNGIMEA DE BĂTAIE A LAMEI DEVERSANTE
Lungimea de bătaie Ib are o valoare egală cu lungimea profilului longitudinal de la punctul în care lama deversantă părăseşte coronamentul până la punctul în care lama deversantă întâlneşte placa radierului. Fiind valoarea de un jet de apă care trece liber peste creasta barajului abordarea teoretică poate avea la bază ecuaţia traiectoriei balistice.
Se consideră în acest scop un baraj a cărui deversor funcţionează în regim de prag gros. La un moment dat o particulă de lichid M de coordonate XY se deplasează într-un timp t pe partea inferioară a lamei deversate, deplasarea se face cu o viteză v.
Coordonatele XY ape punctului se pot scrie:
- ecuaţia parabolei de cădere
Dacă procedăm analog pentru o particulă care se situează pe partea superioară a lamei deversante atunci relaţia Ib devine:
Relaţiile de mai sus au importanţă doar teoretică pentru că în realitate s-a constatat că traiectoria în lama de apă este diferită fată de a unei particule izolate. Din acest motiv în activitatea de proiectare lungimea de bătaie a lamei deversante se determină cu ajutorul unor formule empirice ce au fost deduse pe cale experimentală. Ele au fost introduse de rusul Certousov.
Structura acestor formule se diferenţiază în funcţie de raportul a/H.Pentru deversoare cu prag subţirea/H < 0.67
HO - sarcina totalăy v înălţimea pragului deversorului deasupra punctului în care lama deversantă
atinge radielul sau punctul natural al albiei.
ia=tgay v > y m
yv = ym + Ay = ymlbia Din calcul se detennină Ibi=> y'v2 = ym +ibia =>.......ib2
=>lbmm = lbn-1
Amenajarea albiei sub forma unui radiel va trebui realizată nu numai pe la punctul de bătaie ci şi în aval de acest punct.
Studiile realizate pe modele de laborator au demonstrat că lungimea suplimentară de consolidare trebuie să se execute pe o lungime cu yv + H, unde yv = înălţimea pragului deversorului deasupra punctului în care linia radielului intersectează linia parametrului aval.
Yv = ym + Δy'Yv = Vm + (a+λyx)ia
yv-λyvia = ym+iaa
Din condiţiile de mai sus se poate stabili lungimea radierului. LR = Ib +yv +H - (a + λ yv) LR = lb+yv(l-λ) + H-aDeversoare cu prag grosSe păstrează schema de la cazul anterior însă lama deversantă părăseşte pe
