Constructii pentru captarea si transportul apei

Constructii pentru captarea si transportul apei

Captarea apei din rauri se face pentru diferite scopuri: irigatii, alimentare cu apa, hidroenergetica, navigatie, piscicultura etc., numai pentru o folosinta sau cu folosinta multipla. Regimul captarii poate fi intermitent in decursul anului si cu variatii mari de debit in timp, de exemplu in cazul irigatiilor si al transportului pe apa, sau poate fi continuu si cu variatii mici de debit in timp, de exemplu pentru alimentarea cu apa si hidroenergetica.

Captarea apei se poate efectua la nivelurile normale ale apei din rau, fara inaltarea cu ajutorul unui baraj sau prag (prize fara baraj) sau dintr-un bief amonte inaltat cu ajutorul unui baraj sau prag (prize cu baraj).

Apa captata se poate transporta catre consumatori fie prin aductiuni cu nivel liber (galerie hidrotehnica, canal, jgheab), fie prin conducte de apa sub presiune (galerie, conducta, deschidere tubulara intr-un baraj).

1. Constructii pentru captarea apei.

Instalatiile de captare de tipul prizelor de apa fara baraj si cu baraj, trebuie sa indeplineasca in principal urmatoarele conditii:

- sa asigure debitul necesar de apa in aductiune fara intrerupere in intervalul de timp prevazut in conditiile de consum sau sa intrerupa uneori total alimentarea cu apa;

- sa nu permita intrarea in aductiune a aluviunilor de fund si in suspensie peste cantitatea stabilita, sa nu permita accesul ghetii, a zaiului si a diferitelor corpuri plutitoare.

1.1. Prizele de apa fara baraj.

Sunt prize simple si ieftine, folosite mai ales la irigatii si alimentarea cu apa, realizate prin indreptarea debitului de apa necesar (in general debite mici de apa captate) spre un canal care pleaca din rau sub un unghi oarecare fata de axa acestuia.

S-a stabilit ca unghiul de derivatie φ cel mai convenabil (dupa D.I. Sokolov s.a.) in ceea ce priveste pierderea de energie Δh datorita modificarii (strangularii) sectiunii transversale la curbarea curentului de apa din rau si canal se caracterizeaza prin expresia urmatoare:

in care:

v_r - viteza medie a curentului din rau in zona prizei;

q_r - debitul specific in rau in zona captarii;

h_r - adancimea medie a apei in rau in zona captarii;

v_c - viteza medie a curentului in canal;

q_c - debitul specific in canal;

h_c - adancimea medie a apei in canl;

- coeficientul de strangulare a curentului in canal: ε = b_s / b_c

La intrarea in canal se formeaza doua zone de turbioane cu axa verticala, langa ambele maluri ale canalului, care reduc sectiunile utile ale canalului de la b_c (sectiune, latime canal) pana la b_s (sectiune strangulata). Marimea zonelor de turbioane depinde de unghiul de derivatie φ: cu cat unghiul este mai mare, cu atat strangularea este mai mare si zonele de turbioane mai largi, iar cu cat sunt mai scurte si suprafata totala a zonelor de turbioane este mai mica.

Unghiul de derivatie φ influenteaza relativ putin regimul aluviunilor.

Datorita curbarii cursului de apa in dreptul derivatiei, se manifesta o circulatie transversala, care poate aparea sub influenta diferitelor cauze: fortelor centrifuge, acceleratia rotatiei pamantului, piedici locale. Apare astfel o circulatie la care vinele superficiale deviaza spre malul concav, producand erodarea si distrugerea lui, iar vinele de fund se ridica spre malul convex pierzand o parte din forta, transportand si depunand aici produsele de eroziune. Particulele de apa executa astfel o miscare elicoidala si nu se misca in vine paralele.

La schimbarea directiei curentului din rau spre canal, circulatia transversala are acelasi caracter ca si la curba albiei, intrarea in canal avand aceleasi conditii ca la un mal convex, din care cauza aici se depun aluviuni, indeosebi langa malul drept al intrarii.

Conditiile de intrare in canal a ghetii si zaiului, care se deplaseaza in straturile superioare ale curentului de apa, sunt contrare conditiilor de patrundere a aluviunilor de fund.

Reducerea cantitatii aluviunilor care ajung in canal si chiar oprirea depunerii acestora, cat si inlaturarea si oprirea intrarii ghetii si zaiului in canal, se pot realiza prin aplicarea unor metode de folosire a fenomenului circulatiei transversale si a unor masuri pentru dirijarea curentului in zona.

Din punct de vedere constructiv si functional, se disting: priza deschisa de mal, captarea cu pinteni, cu bazin si priza inchisa de fund.

Priza deschisa de mal.

Se executa cel mai adesea pentru scopuri de irigatie, fara a functiona pe timp de iarna, pe rauri cu variatii mici ale nivelului apei si cu o albie relativ stabila. Locul pentru ramificarea canalului trebuie ales pe malul concav al raului, ceva mai in aval fata de varful curbei malului daca raul antreneaza multe aluviuni de fund. Amplasamentul trebuie consolidat cu ajutorul unor captuseli, pentru a preintampina actiunea de eroziune.

Frontul prizei trebuie sa fie pe cat posibil normal la directiile tuturor vinelor ce vin sub diferite unghiuri (Fig.1.a). Evitarea turbioanelor ce pot produce reducerea capacitatii, se obtine prin amplasarea prizei ceva mai spre interiorul canalului (Fig.1.b). Tipul de priza care inainteaza in rau ofera o captare a apei mai avantajoasa (Fig.1.c), dar este mai rar folosit deoarece necesita o investitie mai mare (pentru batardourile de protectie a executiei lucrarilor in rau, pentru constructia culeei ce leaga priza cu digul, pentru masurile de inlaturarea gheturilor).

Fig.1. Tipuri de captare deschisa (de mal) pe un rau fara baraj.

La intrarea in canal se amplaseaza o instalatie de reglare a captarii (stavilar de priza, regulator), formata dintr-un deversor cu prag jos si lat, prevazut cu stavile despartite de catre pile.

Priza de apa cu pinteni.

Este o captare deschisa de mal folosita in cazul raurilor cu albia instabila, pentru debite mari de apa captate in canal.

Priza este alcatuita din urmatoarele parti (Fig.2):

-segmentul de dig sau pintenul de priza (ABCD) care inainteaza in albia raului spre a favoriza captarea debitului necesar;

-deversorii fara stavile (B,C) pentru evacuarea in exterior a apei captate in plus;

-deversorul (E) cu stavile (la o anumita distanta de capat) pentru reglarea precisa a debitelor mai mici admise in canal;

-prelungirea capatului amonte al digului (AA), care-i schimba directia, asigurand captarea debitelor necesare chiar si in cazul micsorarii debitului de apa care ajunge efectiv in canal atunci cand se deformeaza albia raului din diferite motive.

Fig.2. Priza de apa cu pinteni pe un rau fara baraj.

Constructia digului se realizeaza simplu din gabioane, anrocamente de piatra, nuiele cu piatra etc., avand avantajul ca nu sunt necesare batardouri.

Captare de apa cu bazin.

Este un tip de priza care asigura alimentarea cu apa a consumatorilor in cursul intregului an. La capatul prizei se afla un bazin de capacitate mare, in care apa se misca cu viteze mici, ceea ce are ca efect depunerea aluviunilor in suspensie pe fund. O statie de pompare si o retea de conducte sub presiune asigura transportul apei catre consumatori.

In fig. se prezinta diferite scheme de captare a apei cu bazin: cu alimentare din amonte (a, b), cu alimentare din aval (c, d), combinat (e), cu un dig amonte inecat si cu un dig aval insubmersibil (f).```````

Fig. Tipuri de captare cu bazin pentru alimentare cu apa.

Captare inchisa (priza de fund).

Este folosita atat pentru alimentarea cu apa cat si pentru irigatii, cand debitul captat este mult mai mic decat debitul raului, iar malul are o inaltime mai mare. In fig.4. se prezinta diferite tipuri de captare inchisa.

Fig.4. Tipuri de captare inchisa (priza de fund).

Astfel, captarea apei se poate face in conducte sau galerii cu nivel liber amenajate pe fundul raului, gura lor fiind la adancimi de circa 2,00 2,50 m ceea ce o protejeaza de inghet, dar la o distanta suficienta deasupra fundului pentru a nu patrunde aluviunile (a). Sau se folosesc orificii (ferestre) de fund la o priza de mal (b), cand in apropierea malului raului este o adancime suficient de mare, apa fiind apoi transportata gravitational sau prin pompare. In cazul irigatiilor, se poate realiza uneori captarea apei cu o statie de pompare plutitoare, daca sunt variatii mari ale nivelului apei in rau sau daca sunt maluri foarte inalte si instabile.

1.2. Prizele de apa cu baraj.

Captarile cu baraj se diferentiaza dupa scopul pentru care se construieste nodul hidrotehnic si dupa marimea caderii acestuia.

In cazul barajelor de joasa cadere se realizeaza captari deschise asemanatoare cu cele de la captarile pe rauri fara baraj.

In cazul caderilor mijlocii si mari cu scop de regularizare a debitelor si pentru golirea periodica a lacului de acumulare, se realizeaza o captare inchisa sau de adancime, la care orificiul de intrare este permanent inecat si functioneaza sub presiune.

In afara barajului, captarea de suprafata la baraje de joasa cadere este alcatuita in general din urmatoarele elemente:

- pragul de intrare, executat deasupra fundului raului cu circa 0,5.H (unde H este caderea la baraj) impotriva patrunderii aluviunilor de fund;

- pile si culei, intre care se afla deschideri cu stavile de reglare a debitelor ce intra in derivatie si canal;

- timpanul, un perete amplasat deasupra pragului aflat la circa 0,7 1,0 m adancime sub suprafata apei, impotriva patrunderii corpurilor plutitoare (busteni, gunoi, gheata etc.);

- gratare, dupa caz, la intrarea in instalatia de captare, pentru protejarea canalului impotriva particulelor in suspensie din apa;

- instalatii de spalare, pentru indepartarea de pe prag a aluviunilor de fund depuse;

- decantoare, pentru retinerea aluviunilor in suspensie si a celor de fund, avand si dispozitive speciale pentru evacuarea aluviunilor depuse;

- evacuatori de zai, dupa caz, pentru indepartarea zaiului si a altor corpuri in suspensie.

Exista mai multe tipuri de prize de captare cu baraj, criteriile de clasificare tinand seama de procedeele de combatere a aluviunilor de fund si de lichidare a problemelor aparute in perioada de iarna, cat si de locul unde sunt amplasate sau de scop (irigatii, alimentare cu apa etc.). De exemplu, captarile de apa prevazute cu instalatii de combatere a aluviunilor si dificultatilor din perioada de iarna, au fost astfel clasificate: captari de mal cu deschideri pentru spalare amenajate in mal sau in baraj, captari de mal sau de albie cu galerii de spalare a aluviunilor de fund amenajate pe pragul lor, captari in care apa intra prin orificiul creat in prag sau in corpul barajului, captari cu orificii create in pilele barajului.

In fig.5. se prezinta instalatii de captare cu deschideri pentru spalare in mal sau in baraj, folosite in cazul irigatiilor, pentru debite relativ mici si cantitati moderate de aluviuni de fund.

Fig.5. Tipuri de captare cu baraj, cu dispozitive de spalare.

Captare cu baraj, cu dispozitiv de spalare in mal (a).

Dispozitivul de spalare este amplasat la capatul avancamerei in care se depun aluviunile de fund care nu au fost retinute de pragul de intrare. Spalarea aluviunilor depuse in avancamera este asigurata de vitezele mari de curgere in canalul de spalare, ce se datoreaza caderii la baraj. Aluviunile de la pragul de intrare se spala periodic prin deschiderea stavilelor barajului, sau in mod continuu in cazul unui baraj deversor fara stavile. Particulele in suspensie se evacueaza peste baraj, iar cele patrunse in avancamera printr-o clapeta prevazuta la partea superioara a stavilei sau a peretelui instalatiei de spalare.

Avantajul principal al acestui tip consta in simplitatea constructiei si rezultatele foarte bune privind functionarea si comportarea in exploatare.

Dezavantajul principal il constituie pericolul de colmatare totala si relativ rapida a biefului amonte de la barajul de joasa cadere si a avancamerei - in cazul amplasarii pe rauri cu aluviuni abundente, astfel incat instalatia de spalare nu-si mai poate indeplini rolul.

Captare cu baraj si canal de derivatie curbiliniu (b).

Pe partea concava a canalului curbiliniu de derivatie se amplaseaza intrarea in canal, iar la capatul acestuia se plaseaza dispozitivul de spalare impreuna cu stavilele. O parte a aluviunilor patrunse in canal se evacueaza prin santul transversal din radierul de spalare, iar restul se evacueaza prin instalatia de spalare propriu-zisa.

Principalul avantaj consta in imposibilitatea innamolirii cu aluviuni de fund si autocuratirea intrarii in canal, datorita circulatiei curentului in canalul curbiliniu, care transporta aluviunile inspre malul opus convex.

Captare de mal cu orificiu de captare in baraj (c).

In corpul barajului se amenajeaza un orificiu de spalare de fund (ecluza sau deschideri de spalare), eliminandu-se avancamera speciala si canalul de spalare din componenta constructiei prezentate anterior.

Principalul dezavantaj il constituie spalarea nesatisfacatoare a aluviunilor in capatul amonte al unui prag lung, deoarece vitezele cele mai mari de curgere in timpul spalarii apar in apropierea orificiului de spalare din baraj, iar in amonte de acestea de-a lungul pragului prizei aceste viteze vor scadea repede si nu vor fi suficiente pentru spalarea aluviunilor.

2. Constructii speciale pentru transportul apei.

2.1. Galeriile hidrotehnice.

Galeriile hidrotehnice sunt constructii speciale de transport al apei utilizate cu precadere in amenajarile hidroenergetice, iar in anumite conditii specifice si in amenajarile de irigatii, alimentare cu apa, piscicultura etc. Indeosebi sunt folosite in cadrul schemelor de amenajari hidrotehnice complexe, asigurand transferul debitelor necesare dintr-un bazin hidrografic in altul.

Se definesc ca fiind constructii pentru transportul apei, executate prin excavarea sectiunilor in scoarta terestra fara indepartarea terenului de deasupra (prin strapungerea straturilor de pamant la adancimea dorita).

In comparatie cu alte categorii de aductiuni (canale, conducte), galeriile hidrotehnice prezinta o serie de avantaje:

-independenta executiei si exploatarii fata de conditiile climatice;

-scurtarea traseului aductiunii, care se poate apropia de linia dreapta care uneste punctele de capat (intrarea si iesirea);

-economicitatea lucrarilor, in mod deosebit atunci cand traseele strabat roci stancoase);

-necesita lucrari reduse de intretinere si reparatii;

-asigura marirea sigurantei si duratei de exploatare a lucrarilor.

Avandu-se in vedere diferite criterii, galeriile hidrotehnice pot fi clasificate in felul urmator:

Dupa scopul sau folosinta pe care o deservesc, pot fi: galerii energetice, pentru irigatii, pentru alimentari cu apa, pentru navigatie si plutarit, pentru descarcarea apelor dintr-un bief superior in unul inferior s.a. Pot functiona pentru un scop unic sau pentru folosinta multipla a apei.

Din punct de vedere constructiv, se disting:

-galerii hidrotehnice propriu-zise, in cazul in care axa lor este orizontala sau inclinata cu o panta de maxim 10 % ;

-galerii hidrotehnice fortate, cand axa lor este inclinata cu mai mult de 10 %, transformandu-se in puturi in cazul evolutiei axei la verticala.

Dupa modul de protejare al profilului, sunt:

-galerii hidrotehnice necaptusite

-galerii hidrotehnice captusite, cu profilul de stanca la galerie rezultat din sapatura protejat cu o captuseala din beton, torcret, beton armat si tola metalica, zidarie de boltari etc.

Din punct de vedere functional (hidraulic), se utilizeaza:

-galerii fara presiune, in care apa curge cu nivel liber pe intreaga lungime;

-galerii sub presiune, cand toata sectiunea este plina cu apa, functionand ca o conducta sub presiune, situatie in care galeria poate transporta debite variabile in functie de pozitia liniei piezometrice.

Principalele probleme care trebuie rezolvate la proiectarea galeriilor hidrotehnice sunt urmatoarele: stabilirea traseului si a cotelor profilului longitudinal, panta galeriei si forma in plan intre punctele de capat, forma si marimea sectiunii transversale (calcule hidraulice de dimensionare si de verificare), alcatuirea captuselii si calculul static.

Stabilirea traseului si a profilului longitudinal.

Punctele de capat ale unei galerii (gura de intrare si gura de iesire) se stabilesc in general din considerente functionale si din conditiile de teren, alegerea traseului fiind dependenta in foarte mare masura de topografia amplasamentului. Traseul si cotele profilului longitudinal sunt conditionate de datele studiilor morfologice, geologice, hidrogeologice si tehnico-economice. Solutia finala se stabileste prin compararea tehnico-economica a mai multor variante analizate.

Fixarea traseului pe verticala este influentata in principal de tipul de curgere. Astfel, la galeriile sub presiune trebuie asigurata curgerea apei sub o presiune de minimum 1,50 2,00 m, iar in cazul galeriilor cu nivel liber trebuie sa se asigure la curgerea debitelor maxime, un spatiu de minimum 0,15.H (H este inaltimea constructiva totala a galeriei) dar nu mai mic de 0,40 m fata de cota oglinzii apei in orice situatie de exploatare.

Forma in plan recomandata este linia dreapta, iar cand traseul nu este rectiliniu se stabilesc conditiile minime pentru coturi, respectiv raza de curbura de minim cinci diametre si unghiul dintre doua aliniamente de minim 60^o.

Panta longitudinala a galeriei sub presiune se alege constructiv intre 2 si 5 , urmarindu-se mentinerea galeriei sub presiune in orice conditii de functionare, iar panta galeriilor cu nivel liber rezulta din criteriile de eficienta economica.

Sectiunea transversala.

Tot din considerente hidraulice, geologice, de comportare statica a captuselii si de executie se stabileste si forma sectiunii transversale a galeriilor. Forma finala se alege prin compararea mai multor variante. In cazul galeriilor cu nivel liber, forma optima din punct de vedere hidraulic o reprezinta semicercul. Bolta galeriei se realizeaza tot sub forma semicirculara sau apropiata de aceasta, pentru preluarea totala a impingerilor verticale.

Marimea sectiunii transversale rezulta din conditia hidraulica de asigurare a curgerii debitului de calcul, cat si din considerente constructive si de protectia muncii. Trebuie sa se respecte gabaritele minime: inaltime 1,80 m, latime 1,50 m la sectiunea dreptunghiulara cu muchii tesite sau diametrul de 1,90 m la sectiunea circulara.

Calculul hidraulic al galeriilor.

Se diferentiaza pentru galeriile de aductiune cu nivel liber, identic ca la canalele de aductiune si pentru galeriile sub presiune, asemanator cu conductele sub presiune cu caracteristici apropiate.

Forma sectiunii de curgere se pastreaza aceeasi de-a lungul intregului traseu, cu respectarea indicatiilor constructive in privinta cotei tavanului.

Functionarea galeriei este mult mai eficienta in varianta construirii la capatul derivatiei a unei camere de echilibru, cu o capacitate dimensionata pentru a prelua variatia maxima a debitelor.

La verificarea capacitatii de transport a galeriei este deosebit de importanta valoarea coeficientului de rugozitate n ce depinde de tipul de captuseala sau de camasuiala adoptat si de tehnologia de executie folosita. Astfel, la diametre d > 4,00 m se folosesc cofrajele metalice care permit realizarea unei suprafete foarte netede a betonului.

La calculul vitezei se folosesc relatiile v = C.(R.I)^1/2 unde C = R^y /n in cazul curgerii cu nivel liber, cunoscand si faptul ca la opririle bruste exista pericolul aparitiei unei unde pozitive care poate pune sub presiune intreaga galerie. De aceea galeriile trebuie verificate pentru toate regimurile de functionare.

Alcatuirea captuselii si calculul static.

Captusirea sau camasuiala galeriei hidrotehnice se realizeaza pentru protectia profilului de stanca rezultat din sapatura. Tipul de captuseala se alege in functie de rezistenta rocii, de presiunea apei din galerii, de existenta apelor subterane. Captuselile se executa in urmatoarele scopuri:

-pentru asigurarea impermeabilitatii, in cazul rocilor fisurate;

-pentru asigurarea stabilitatii sectiunii, in cazul rocilor moi;

-pentru reducerea rugozitatii, in rocile tari si stabile.

Clasificarea captuselilor se face dupa criterii constructive, astfel:

Captuseli de rezistenta, diferentiate pentru diferite situatii:

Cu un singur strat, aplicabile la roci cu rezistente moderate si galerii cu presiuni interioare medii. Se realizeaza din moloane de piatra la galerii cu curgere libera, din beton simplu in roci de tarie mica si medie la curgeri libere sau presiuni pana la 6 at, din beton armat la zone cu roci slabe si presiuni pana la 10 at.

Cu mai multe straturi, utilizate in zone cu roci slabe si galerii cu presiuni interioare mari. In mod curent se realizeaza din doua straturi, respectiv un strat interior monolit pentru preluarea impingerii muntelui si un inel interior pentru preluarea presiunii interioare a apei si pentru etanseitate.

De tip special, aplicabile in diferite situatii, realizandu-se captuseli precomprimate dupa diverse procedee.

Captuseli de egalizare, avand rolul de reducere a rugozitatii si de protectie a rocilor. Se realizeaza din torcret simplu, cu grosimi de 5 80 cm.

Calculele statice ale captuselilor vor prezenta un grad de siguranta mai ridicat cu cat se vor determina mai precis valorile impingerii muntelui, ale rezistentei elastice si alti indici ai rocii in care se sapa galeria hidrotehnica. La alegerea metodei de calcul se va avea in vedere faptul ca exactitatea rezultatelor obtinute depinde de exactitatea fixarii datelor initiale de baza, in principal de marimea si legea de repartizare a impingerii muntelui si de caracterul de deformatie a rocii. In mod curent, la proiectarea captuselilor de galerii hidrotehnice, unele marimi initiale se fixeaza aproximativ din diferite motive de moment si de aceea, chiar daca problema se rezolva foarte riguros, rezultatele ce se obtin in final raman aproximative.

Introducerea in calcul a incarcarilor trebuie sa tina seama de conlucrarea rocii cu imbracamintea, reprezentand un element de baza al calculului static. Incarcarile ce solicita imbracamintea galeriilor (captuseli, camasuieli) sunt multiple si se impart in:

Incarcari fundamentale, care cuprind:

presiunea verticala a muntelui;

impingerea laterala a muntelui;

greutatea proprie a captuselii;

aderenta betonului cu roca;

presiunea apei.

Incarcari accidentale, din care face parte in principal:

cresterea presiunilor peste cea hidrostatica, datorita miscarii nepermanente rezultate in urma manevrarii bruste a vanelor.

Incarcari extraordinare, care se refera la:

cutremurele de pamant;

prabusirile de versanti;

iesirea din functiune a unui element de constructie (avarie).

2.2. Constructii speciale de aductiune.

In aceasta categorie sunt cuprinse constructiile speciale pentru transportul apei, respectiv apeductele, jgheaburile si conductele ca elemente principale din alcatuirea constructiilor.

Apeductele.

Sunt constructii de aductiune a apei folosite din cele mai vechi timpuri, care fac parte din categoria canalelor speciale, in prezent fiind folosite indeosebi pentru traversarea terenurilor accidentate. Au fost prezentate la clasa constructiilor de traversare si transport.

Jgheaburile.

Pentru transportul apei indeosebi pe terenurile cu denivelari din amenajarile de irigatii se folosesc retelele de jgheaburi, care prezinta unele avantaje sub aspectul reducerii pierderilor de apa si al industrializarii executiei (prefabricarii).

In sistemele de irigatii se utilizeaza jgheaburi executate din diferite materiale, in principal din beton armat monolit, din beton armat prefabricat si din beton precomprimat, dar si din mase plastice armate cu fibra de sticla, tabla de otel sau chiar din lemn.

Jgheaburile din beton armat monolit, se executa cu sectiune dreptunghiulara sau semicirculara. Sunt prevazute cu rosturi de dilatatie la distante maxime de 20 25 m, pe furci in dreptul stalpilor, pentru a reduce eforturile interioare provocate de variatiile de temperatura.

Jgheaburile prefabricate din beton armat, prezinta avantajul executiei in puncte organizate (de prefabricare) si realizarii lucrarii numai prin operatii de transport si montaj. Lungimea jgheabului este limitata la 1 8 m pentru a realiza elemente cu greutati corespunzatoare utilajelor de transport folosite pe santiere.

Jgheaburile prefabricate din beton armat precomprimat, au greutati mult mai reduse pe unitatea de lungime, ceea ce permite utilizarea unor elemente cu lungimi mai mari. Imbinarea se realizeaza in mai bune conditii, asigurandu-se o etansare superioara, iar prin utilizarea otelurilor superioare s-au redus si consumurile de metal cu 60 70 %.

In sistemele de irigatii se folosesc frecvent jgheaburi din beton armat de forma parabolica si policentrica.

Jgheaburile policentrice sunt aplicate in ultimul timp din ce in ce mai mult in diferite tari, deoarece prezinta prin constructia lor o rezistenta sporita la transport si depozitare, datorita unor deschideri mai mici care conduc la eforturi transversale de marimi mai reduse.

Jgheaburile parabolice, au fost folosite la constructia multor sisteme de irigatii din tara, fiind alcatuite din urmatoarele elemente componente (Fig. ):

jgheabul propriu-zis, cu inaltimi de 40, 60, 80 si 100 cm si cu lungimi standardizate de 8,0 m;

furca, pe care se imbina tronsoanele de jgheab alaturate, avand marimi corespunzatoare dimensiunilor jgheaburilor;

stalpul, care prezinta diferiti parametri constructivi in functie de dimensiunile jgheabului si de marimea denivelarilor terenului;

fundatia stalpului, in general de tip pahar sau in alte variante constructive, are diferite dimensiuni in functie de inaltimile jgheabului si stalpului.

Imbinarea jgheaburilor este o problema de mare importanta si de o deosebita dificultate, din cauza aspectelor legate de etanseitate si de pierderile de apa. Se poate realiza fie intre extradosul jgheabului si furci folosind cordoane de cauciuc, fie intre capetele jgheabului cu diferite materiale si procedee de etansare (Fig. ).

Retelele de jgheaburi sunt prevazute cu instalatii de reglare a debitelor si nivelurilor de apa cu functionare automatizata sau pentru exploatarea manuala, cat si cu instalatii de alimentare-reglare-evacuare la consumatorii de apa, amplasate in noduri hidrotehnice de distributie si evacuare.

Dimensionarea hidraulica a jgheaburilor parabolice

Jgheaburile cu sectiune parabolica corespund ecuatiei urmatoare:

si

in care:

x = B = latimea jgheabului la oglinda apei (m);

y = H = adancimea apei in jgheab (m);

p = parametrul parabolei (p = 0,2).

Debitul transportat de jgheaburi si sectiunea de curgere se determina astfel:

si

in care:

C se calculeaza pentru o rugozitate n = 0,012

Raza hidraulica R = ω / P se stabileste tinand seama ca P = A.H in care:

in care α = B / H

Marimea pierderii de presiune la intrarea in jgheab este:

unde φ = 0,85

Marimea pierderii de presiune prin frecare z_l datorita curgerii pe jgheab si marimea presiunii recuperate z_e la iesirea din jgheab sunt:

z_l = L . i    si

in care:

ξ _r = coeficient de restabilire a nivelului apei in jgheab;

h _cr = adancimea critica a apei in jgheab:

Diferenta de nivel intre cota apei din bieful amonte si bieful aval este:

Z = z _i + z _l + z _e

Pentru protectia canalului la viteze sporite de iesire a apei din jgheab, se executa consolidari pe o lungime L :

in care:

v_j = viteza apei in jgheab;

H = adancimea apei in jgheab;

v_c = viteza apei in canal;

K = 2,2.

Conductele.

Constructiile cu rol de transport al apei, au in alcatuire conducte ca element component principal.

Sectiunea conductei poate fi de forma circulara, dreptunghiulara sau alte forme. Conductele circulare, prin forma lor convenabila din punct de vedere hidraulic si static, au obtinut o larga utilizare in realizarea constructiilor hidrotehnice din lucrarile de hidroamelioratii: in podetele si stavilarele tubulare, in sifoanele de traversare a drumurilor si in sifoanele de aductiune sau distributie a apei, in stavilarele de spalare a prizelor de apa si ale decantoarelor, in constructiile de evacuare ale barajelor de retentie etc.

Avand in vedere materialul de constructie utilizat, conductele se pot executa din beton simplu, beton armat, beton precomprimat, sau din otel, materiale plastice diverse sau chiar lemn.

Avand in vedere modul de realizare, conductele se pot executa prin turnarea pe loc a betonului in cofraje pe santier, sau pe cale industriala in fabrici si centre de prefabricate.

Conductele din beton armat, se pot executa fie din beton turnat pe loc dar la un cost de investitie mai ridicat, fie din tuburi prefabricate de beton la un cost convenabil. Conductele din beton armat turnate pe loc se pot executa fara captuseala metalica interioara, pentru presiuni ale apei mai mici de 23 kg/cm² sau cu captuseala metalica pentru presiuni de 2025 kg/cm², in care caz diametrul maxim al conductei poate ajunge la    2500 mm. Pentru executarea conductelor din tuburi prefabricate de beton armat se pot utiliza tuburi de beton armat centrifugate. Acestea se folosesc pentru alcatuirea conductelor de transport al apei la joasa presiune, sau pentru alcatuirea podetelor tubulare.

Tuburile din beton precomprimat de tip Premo sunt in prezent foarte mult folosite in locul tuburilor metalice, atat in lucrarile de alimentari cu apa cat si in cadrul aductiunilor si distributiilor din sistemele de irigatii.

Conductele metalice, se pot executa din tola (tabla) de otel care se valtuieste si se imbina prin sudura. La determinarea grosimii tablei se tine seama de solicitarile exterioare si de fenomenul de ruginire.

Conductele metalice se executa in tronsoane cu lungimi de 4 6 m pentru a fi usor manipulate si transportate. Pe santier, se imbina prin sudare suprateran cateva tronsoane si apoi tronsoanele asamblate se coboara in sant, unde se fac ultimele imbinari prin sudura de pozitie.

Conductele metalice sudate in spirala sunt mai avantajoase din punct de vedere al costului manoperei de executie si montaj decat cele sudate pe santier cap la cap. Sudarea in spirala se face automat cu sarma speciala si pulbere pentru sudat, cu ajutorul unor instalatii speciale (de tip Heliweld) care utilizeaza pentru confectionarea conductelor benzi de otel lat cu grosimi pana la 12 mm si latimi de 800 1500 mm. Conductele metalice sudate in spirala pot avea diametre intre 400 si 2000 mm.

In general, conductele metalice se ingroapa in pamant, iar pentru preluarea eforturilor datorate dilatatiilor se instaleaza pe traseul conductei compensatori de dilatatie, care se monteaza in camine de vizitare. In cazul asezarii conductelor metalice pe terenuri macroporice sensibile la inmuiere, conducta se pozeaza pe un radier armat prevazut cu rigole de colectare a apei ce se infiltreaza prin unele fisuri ce apar in timpul exploatarii. Apa de infiltratie este colectata prin drenuri si este condusa in caminele de vizitare, de unde se evacueaza prin pompare.

Pentru protectia impotriva ruginirii (coroziunii) si pentru realizarea unui contact mai intim intre conducta si terenul in care este ingropata, se procedeaza la acoperirea cu o izolatie din trei straturi de bitum, ce se intercaleaza cu doua straturi de hartie. Izolatia interioara consta intr-un strat de bitum la cald.

Functionarea conductelor in componenta constructiilor hidrotehnice poate fi cu curgere libera sau sub presiune.

Functionarea cu curgere libera se produce atunci cand lichidul in miscare nu umple complet sectiunea de curgere a conductei si curgerea are loc gravitational sub efectul pantei longitudinale.

Functionarea sub presiune se produce atunci cand lichidul in miscare umple complet sectiunea de curgere a conductei si curgerea are loc sub efectul diferentei de nivel intre bieful amonte si aval. Conductele sub presiune utilizate in lucrarile de imbunatatiri funciare, pot lucra la presiuni diferite, variind de la 1,03,0 m pana la 80100 m si chiar mai mult.

In functie de marimea presiunii de lucru si de conditiile de fundare, se alege materialul din care este executata conducta, precum si masurile de etansare a rosturilor.