Hidrotehnicke Gradjevine III - Petar Stojic

SVEUiLITE U SPLITU GRAEVINSKI FAKULTET

Petar Stoji

HIDROTEHNIKE GRAEVINE knjiga III.

SPLIT, 1999.

Nakladnik: Graevinski fakultet Sveuilita u Splitu Urednik. Prof. dr. sc. T.ilnja Roje Bomico', dipl ing. gra. Recezenti: Prof. dr. sc. Roko Andrievi, dipl. ing. gra Prof. dr. sc. Bla GotoV;IC, dipl. ing. gra.

Doc. dr. sc. Mijo Vmnjd, dipl. ing. gra. Graevinski fakultet Sveuilita u Splitu

Prof. dr. sc. Josip Rupi, dipl, ing. gra. Graevinski fakultet Sveuilita u Zagrebu Lektor: Prof. Josip Jeli Naklada: 500 primjeraka Tisak i prijelom: Tiskara "Poljica", Dugi Rat N:ls/ovn:l stn11liCI.' Reverzl1Jilrw !Jidroe/ektr:ma apljInu, podzemna stroj:unicl visine 77 ill, prstemlst:/ :m1lJi';11lo!Jeromk:, r:lzlIpOn1:l ''greda'' od 8," ill l1./lJ. do 3,5 m n.m. Pag/ed 11:1 :1I11lir:mohetonsku prsten:lsw r;'lzuporu nakon i~*opa s 'kote - 48 m n.m.

Ohjavljivanje ovog udbeniklodobrena je odlukom Sveui/ita II Splitu br. 24 - 397/3 - 97., od 03. 06 ]997. (knjig;/!), br. 04 - 311 /2- ]998., od 15.07. 1998. (knjiga Jl) i bl: 04-206/7 - 2 - 99 od 25. studenog 1999. (knjiga JJl)

CIP - Katalogizacija u publikaciji Sveuilina knjinica II Splitu UDK 627.8 (075.8) StoJi, Petar

Hidrotehnike graevine I Petar Stoji. - Split: Graevinski fakultet Sveuilita, 1997. -1999. - 3 sv.: ilustl'., graf. prikazi (djelomice u bojama); 25 cm. - (Udbenici Sveuilita u Splitu = Manualia Universitatis studiorum Spalatensis) ISBN 953 - 6116 - 08 - 1 (cjelina) Knj. 3. - 1999. - VII., 452 str. Bibliografija. str. 455-476 ISBN 953 - 6116 - 18 - 9

ISBN 953 - 6116 - 08 - l(cjelina) ISBN 953 - 6116 - 18 - 9 (knj. 3)

KNJiNICA Gr:ll\EVINSKOG FAKULTETA: svn:(;lLiTA U U,CP.E8U

Inv. broj ............ Q.,? .. : ... s..QQ ................... _ ...... ~ Sign _ ..... _ .. ~.l;>_l.._ .... -___ . ..,;.~:-....... __

Prof dr. sc. Petar Stoji, dipl. ing. gra. redoviti profesor (u mirovini) Graevinskog fakulteta

Sveuilita u Splitu

HIDROTEHNIKE GRAEVINE knjiga III.

Split, 1999.

Blaise Pascal, 1623. - 1662. fj-ancuski filazot; matematiar i fiziar

"Najvanija stvar Ll ivotu je izbor zanimanja, to je esto stjecaj sluajnih okolnosti. ))

PIilikom d'lfl

UDBENICI SVEUILITA U SPLITU MANUALIA UNIVERSITATIS STUDIORUM SPALATENSIS

Tisk:mje ove knjige novc";lJJo su potpomogli suizd:lVai: HRVATSKE VODE, ZAGREB ELEKTROPROJEKT, ZAGREB HIDROPROJEKT - ING, ZAGREB INSTflVT GRAEVINARSTVA HRVATSKE, ZAGREB CONEX, Zagreb MOHO, Zagreb PROJEKTNI BIRO SPLIT, Split KONSTRUKTOR, Split AKVAPROJEKT, Split

Podl:fkom deklJJ;1 Gradevinskog fakulteta - Split, prof.dr.sc. Dulikl Marui;l, prodekana j urednika prof.dJ:sc. TIlnje Roje Bonacci j prodekma prof. dr. sc. Slobod:IJl.7 estana via trei dio ;llItorizir.7JJih predavanja iz predma ta

Hidrotehnike grudevine preraden je, dopunjen i tiskan kao knjig;1 III te s knjigama l i JJ. tiskanim 1997. i 1998. ini cijelinu. Pisac duguje posebnu zahvalost recezentim prof. dr. sc. Roku Andrieviu, prof. dr. sc. Blau Gotovcu, prof. dj: sc. Josipu Rupiu. doc. dr.sc. Miju Vi-anjeu ilekrom profJosipuJeJiu. S;IVO J;lnei dipl ing gJ-ad i Natalia Stoji dipl. ing. gmd bili su prvi itatelji teksta u pripremi. Njihove primjedbe i sugestije autor je s u v;la viljuom p:lnjom pJimio. Mr. sc. D;lVonr Bojaniu dipl ing. gmd, Zdenku Josipoviu dipl ing. grud i lv/ijulv/aJtJiJcLI dipl. ing. el. autor zul1V:lfjuje Z;l informlcije koje su u tekstll dijelom iskoIi.!Jtene. Autor skree panju d7 "Sadraj" za knjigu III prikaz:1n u knjigIma l i II. obuhv;I;1 i dva

________ ---JPClJO"'',g.'?t''''ILl'v-.,lja: Voda-prem:l ; vor/otom/pvi i POI110J"'5I$;ket::-___ _ gr'ldevine. Prilikom obn/de pokazalo se da ta pogl:lVlja zbog obiJJW nisu mogla biti predmet knjige JII Molim itatelje dil uvae ovu injenicu i isj)Jiku :wtow. Autor i naklldnik z.7hvaljuju suizdava6ma ml njihovoj !ln:lncii~koj pomoi za tiskanje ove knjige.

Recenzije knjige: PJVt:dr.se. Roko Andrievi dip! ing. gmd Doc dISe. Mijo VranJe dipl. ing.gnld ....... "Budui dil je pJaIJJi~1J7je, izgmdnja te odravanje hidrotehnikih graevina i sustava izuzetno .~joena ztld?N, POl rebno je veliko iskustvo i znanje iz vie tehnikih disciplina. Od gmditelj.l se oc.'ekuje iroka naobrazb'I i sve vie interdiscipkinarni prisrup. Za stjeGmje tolilmg znanja potrebno je dugo vlijeme, a i srea da se radi ml velIkim hicbvtehnikilll projektJina. Z.lh voiljujui bog:ttom inenjer skom i znanstvenom ivoru re maru ./UtOI~1 c/;J nam podali wko vrijedno djelo mludi nara,iftaji imuju prigodu brzo stei znanje Z;I koje je potrebno cijeli mdni vijek. Generucija kojojpripada autor imalu je pIigodu gJ

Sadraj i

Hidrotehnike graevine

Sadraj

Knjiga III.

V. lDDROTEHNIKE GRAEVINE ZA ZAHVAT VODE, VODNE KOMORE

1. mDROTEHNIKE GRAEVINE ZA ZAHVAT VODE - UlAZNE GRAEVINE ................................................................................... 9 1.1. Uvod ............................................................................................... 9 1.2. Ulazne graevine za rijene protone hidroelektrane.................. 15 1.3. Zahvat vode za pribranske hidroelektrane ................................... 21 1.4. Zahvat vode i ulazne graevine na tlanim derivaeijama ............ 45 1.5. Ulazne graevine na derivacijama sa slobodnim vodnim licem .... 56 1.6. Selektivni zahvati za vodu. ........ ........ ............................................ 65

2. VODNE KOMORE .......................................................................... - 71 2.1. Vodne komore na derivacijski m kanalima za hidroelektrane...... 71 2.2. Vodne komore kod dovoda vode pod tlakom ............................. 73 2.3. Vodne komore kod odvoda vode pod tlakom ............................. 98

VI. STROJARNICE ZAHIDROEIEKTRANE, CRPNAPOSTROJEl'UA PODZEMNE lDDROTEHNIKE GRAEVINE

1. HIDROENER

ii Sadraj

2. CRPNA POSTROJENJA ................................................................... 233 2.1. Uvod .............................................................................................. 233 2.2. Crpna postrojenja s radijaInim (centrifugalnim) crpkama ............ 237 2.3. Crpna postrojenja s aksijalnim crpkama ....................................... 258 2.4. Opna postrojenja saksijaIno - radijaInim (dijagonalnim) crpkama.... 270 2.5. Crpna postrojenja s kapsulnim agregatima ................................... 271 2.6. Crpna postrojenja s kompaktnim uronjenim setovima ................ 274 2.7. Osnovne konstruktivne karakteristike crpnih postrojenja........... 276 2.8. Osnovne pogonske i hidrauline karakteristike ........................... 280 2.9. Crpna postrojenja s klipnim i dmgim tipovima crpki ................... 286

3. SPECIJALNE PODZEMNE HIDROTEHNIKE GRAEVINE ........... 291

VII. TEMPERATURNI UTJECAJI, ASEIZMIKO PROJEKTIRANJE MODELSKA ISPITIVANJA

1. lllDROTEHNIKE GRAEVINE I TEMPERATURNI UTJECAJI..... 317 1.1. Uvod ............................................................................................... 318 1.2. Prijenos topline ............................................................................. 326 l.3. Raspodjela temperature u betonskom elementu .......................... 331 1.4. Temperatura vode i zraka, insolacija............................................. 334 1.5. Utjecaj topline na deformaCije i naprezanja .................................. 339

2. ASEIZMIKO PROJEKTIRANJE HIDROTEHNIKIH GRAEVINA ... 351 2.1. Uvod ............................................................................................... 351 2.2. Seizmika aktivnost pod djelovanjem prirodnih sila .................... 357 2.3. Instrumenti za registraciju i kontrolu seizmike pobude ............. 365 2.4. Istraivanja seizmike aktivnosti ................................................... 370 2.5. Matematiki model seizminosti, projektni i maksimalni potres,

seizmiki rizik i hazard ................................................................. , 378 2.6. Analiza seizmike stabilnosti i otpornosti ..................................... 384 2.7. Eksperimentalna istraivanja ......................................................... 401 2.8. Likvefakcija ........................ ............................................................ 407 2.9. Slatkovodni "cunami" .................................................................... 409 2.10. Seizmika aktivnost pod utjecajem ovjeka - tehnogeni potresi. 410 2.11. Sezrnoloko prornatranje ... , ... , ................. oo, o 0 0 0 .... oo..... 422

3. EKSPERIMENTALNA MODELSKA ISPITIVANJA ............................ 427 3.1. Uvod ............................................................................................... 428 3.2. Statiki modeli ................................................................................ 429 3.3. Dinamiki modeli ........................................................................... 437 3.4. Geostatiki (geotehniki) modeli .................................................. 437 3.5. Geomehaniki modeli ................................................................... 448 3.6. Hidraulini modeli ......................................................................... 448

BmLIOGRAFIJA ................................................................................. 455

P Stoji Hidrotehnike graevine knjiga 3

Sadraj

I. 1. 2.

3.

Knjiga f (tis/alna 1997.) UVOD PREDGOVOR ............................................................................ ISTRANI RADOVI ......................................................................

2.1. Inenjerskogeoloke i hidrogeoloke podluge ............................. . 2.2. Daljimka detekcija 1.5. Gtofi:dka istraivanja kod hidrotehnikih objekata. 2.4. Statika ispitivanja kud hidrotehnikih objekata .................... .

TEMELJENJE HIDROTEHNIKIH OBJEKATA ....................................... . 3.1. Cvod ... 3.2. Nosivost temelja , .. 3.3. Deformabilnost temelja 3.4. vodopropusnost temelja 3.5. St,d,i1nust telllelja ... 3.6. Visokt" brane i temelji .................... . 3.7. Priprema [~nlelja ..

II. BRANE T- .. tJ'V'(5tj~ ......... '" ..................................................................................... .

2.

3.

1.1. Povijesni i !'itatistiki podaci o bnmama ...... , ................................. " ....... " ............... . 1.2. Male brane. ..................... .. ................................ . 1.3. Raunske n1etode pri rrojektiranju brana, openito ....... , .......................... " ................ ,

NASUTE BRANE ...................................................................................... . 1'.1:- '-GV"61:L:':~::: 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.

f'roplIsnost ............. "."" .......... , ....................................................................... . Nosivost i .stabilno.st brane .......... . Stiljivo.sr - deformacije brane i ten'lelja Geometrij.ske i konstruktivne k~lrakteristike ..

GRAVITAGUSKE BRANE ........................................................................ . '. 3.1.'U

iv SadT'llj

Knjiga Il (tiskana 1998.) OBJEKTI I GRAEVINE ZA EVAKUACUU I TRANSPORT VODE m. OBJEKTI ZA EVAKUACUU vEl.IKllI VODA 1. PRELJEVI ........................................... 5

--rr--I;r~1fevi. i1rzotoci. ,Iapita . .................. ........................ .............................................. 6 1.2. Spai'lnje preljevnog itlla>." , donjom vodom ................................................ 29 1.3. Beto'n otpo nm ml hidrodinamike utjecaje ........................................................... ......... 56 1.4. U,tave i z"tvami - kontrolimni i potopljeni preljevi ................................... .................. 62 1.5. Utjecaj shlpit4.\ na Sigurnost bmne ...................... . .................................. , .. ,.............. 75

2. SRED~ I TEMElJNI ISPUSTI ................................................................. 77 -z:r--011tenilo-:::-,,';; .. :',:,' .. : i;",.:;:.:::.~.: .... ~~.~............................. ......................... ................ ............... 77

2.2. IZlIzetna tehni"" rjeenja "ednjih i temeljnih i'pu'ta .................................................. 1:15 2.3. L:la%l1e gnldevine i ,Iapitu .. .......................... ................................................................ 93 2.4. Zatvarai ....... . ................. .............................................................. 105

3. ZATITA GRADll.ITA OD VEI.IKllI VODA .................. 128 IV. 1.

2.

3.

HIDROTEHNIKE GRAEVINE ZA TRANSPORT VODE ~~~~e~~5~.:~~.: .. :: .. :: ... :: ... :.~::.:: .. ::.~::.~::~::.~::.~: .. ~: ... ~: ..... : ... ~: ... ~::

~J ~~I~f~F~0lf:.~~~~~;,~~~~~Jll:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::.::':.:::::::':::::.::' 1.6. H1t6ielini~iobjekti nOi karolimOI' isPlL'ti, propusti,akVlldukti. sifoni, nllonice ................ .. 1.7. ~.,,\,l.~alske.:-i~~~1:~.gt:.~[JJ:~y_~ .. ni~::z.~\~.n"fi?':~~::. .. :~ .... ~, ....... ~ .. ~ ....... :~:: .. :;, ................. . 1.8. Kanali za transport trupaca ........................................................................................... . HIDROTElINIKI Tt.JNELI .....................................................................

2.1. Openito ..... ......... ....... .. ................................................. .. 2.2. Podjela tunela ..................................................................... , ................ , ..... , ........ , ..... " .. , 2.3. Geolo!ikt:. inenjersko - geolo!ike. hidrogeolo!ike i geotehnike podloge .................. . 2,4. Teorije i hipoteze o podzemnim pritiscima .................. " ...... ,,' .. , ................................ , .. . 2.5. Tuneli.sa .slohocinim vounim licem ............... , ................... , ... , ........ , .............................. . 2.6. Hidrotehniki tlani tuneli ............................................................................................. . 2.7. Tuneli na plovnim kanalima (brodarski tunelil ............................................................ .. 2.8. Podvodni tuneli .............................................................................................................. . 2.9. Izvodenje tunela ............................................................................................................. . 2.10. Kontrola i odravanje hidrotehnikih tunela ............................................................... .. TLANI CJEVOVODI ...........................................

3.1. 3.2. 3.3: 3.4 3.5. 3.6. 3.7.

3.8.

Openito. ........................... . ......................................................... . Drveni cjevovodi ........................................ , ............. " ................................................... . Azbe.sztcC!mentnlqevovodl ..... ............................... . ......................................... . Cjevovodi od plastinih masa ........................................................................................ . Arnliranol)eton.ski cjevovodi ......................................................................................... .

~~~~~~k~j!~~~~~~i~~.g.I~.~~i.~I~.V~~.~~i.::::::.:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: 3.7.1. Nadzemni cjevovodi ........... .. ............................................................. .. 3.7.2. Podzemni cjevovodi... .. ..................................................................................... . 3.7.3. Tlani cjevovodi u>. brane ..................................................................................... . 3.7.4. Izbor optimalnog promjera cjevovod'l ................................................................. . 3.7.5. Hidrauliki pronlun cjevovoda i dinamike hidnlulike pojave ........................ . 3.7.6. Vibracije nadzemnih cjevovoda ............................................................................ . 3.7.7. Sile koje djeluju na cjevovod i naprezanje stijenki cjevovoda ............................ .. 3.7.8. Izbor elika i njegovih karakteristika ................................................................... .. 3.7.9. Kontrola limova i varOVa ....................................................................................... .

3.7.10.Rave ...................................................................................................................... . Poc.lnl0f!lki tlani cjevovodi ..................................................... , ...... " .............................. .

BmLIOGRAFI}A ..............................................

145 146 155 157 176 212 214 231 234

237 238 244 247 253 266 281:1 354 355 360 369

371 372 372 3TT 31:11 384 394 396 399 416 425 431 433 451 454 464 466 466 461:1

471

P. Stoji Hidrotehnike graevine knjiga 3

POGLA VLJE. V. Str.

1. HIDROTEHNIKE GRAEVINE ZA ZAHVAT VODE - ulazne graevine

2. VODNE KOMORE

P. Stoji Hidrotehnike graevine

9 71

knjiga 3

POGLA VLJE V.

1. HIDROTEHNIKE GRAEVINE ZA ZAlIV AT VODE - ulazne graevine


1. Hidrotehnike graevine za zahvat vode - ulazne graevine 9

1. HIDROTEHNIKE GRAEVINE ZA ZAHVAT VODE ulazne graevine

1.1. UVOD

Zahtjevi koji se pred ove objekte postavljaju jesu funkcionalnost i sigurnost u eksploataciji. Njihova hidromehanika oprema ovisna je o tipu gradevine ~ karakteristikama

hidrotehnikog objekta. Sa hidraulikog stajalita ulazne graevine su sloeni hidrotehniki objekti kako zbog rasporeda brzina u simetrinom i asimetrinom trodimenzionalnom teenju, tako isto i zbog promjena geometrijskog oblika prijelaznih dionica, utjecaja promjene otpora prot jecajne povrine - v, . A, = Vl . Al , budui da svaka promjena poprenog presjeka utjee na raspored brzina, varijacija pritiska kod promjene poprenog presjeka, gubitka tlaka na reetkama, zatvaima, ustavama i eventualnim talonicama. Na ulaznim graevinama veliku primjenu nalaze ploasti zatvarai. Gubitak tlaka na

ploastom zatvarau moe se izraziti preko jednadbe: Vl

6.h =k-z 2g

gdje je k koeficijent gubitaka. Da bi se istakao utjecaj zatvaraa na gubitke tlaka tabelamo je prikazana orjentacijska vrijednost koeficijenta k.

Tablica 5.1.1 Ploasti zatvara k Potpuno otvoren 0,19 Otvoren 3/4 1,15 Otvoren 1/2 5,6 Otvoren 1/4 24,0

Ovisno o dimenzijama plivajuih i lebdeih predmeta ulazne graevine mogu biti oprenIljene "grubiin" i "fininl" reetkarna. Ako rijeka ne nosi krupne naplavine grLiba leelka moe se Zbjei. U suvremenoj izgradnji grube reetke se u pravilu izbjegavaju, a ako se moraju primijeniti, one su kliznog tipa da se mogu izvui radi ienja fine reetke, koja se nalazi nizvodno. Konstrukcija reetke moe biti nagnuta ili vertikalna. Vertikalne metalne ipke reetke izvode se od oblikovanog, a horizontalni ili subhorizontalni gredni nosai od profilir,mog i oblikovanog eljeza. Naime, ipke reetke, gredni nosai i vertikalni stupovi, obieno betonski, moraju biti hidraulino oblikovani. Razmak metalnih ipki kod hidroenergetskih objekata zavisi o tipu hidraulinog stroja:


10 Poglavlje V.

Tablica 5.1.2.

Turbina Razmak ipki (cin)

Propeler, Kaplan 10 20

Francis, Dijagonaina 5 16 i'ei[on 2 7

~

'1 II ~ Slika 5.1.1. Shema reetke

a) uzvodna strana reetke, bJ presjek A - A, gredni nosai od profiliranog eljeza s betonskom ispu nom usmjereni u tok vode, e) presjek A - A, horizontalni gredni nosai, 1. vertikalni stup, 2. horizontalni gredni nosa, 3. ipke reetke, 4. zasun ipki, 5. razdjelnik

,;.~~ 'h Slika 5.1.2. ipke reetke i gredni nosai

a) profili metalnih ipki, b) profili grednih nosaa, e) profili grednih nosaa s grijanjem (kada prijeti opasnost od smrzavanja)

I. elektrino zagrijavanje unutranjosti nosaa, ll. zagrijavanje pomou cijevi u unut.ranjosti nosaa s elektinim grijaima, s toplom vodom ili Uljem, III. zagrijavanje s elektrinim grijaima u elinoj cijevi na elu nosaa, N. zagrijavanje unutranjost nosaa s toplom vodom ili uljem, l. metalni nosa, 2. toplinska izolacija, 3. cijev u unuU

l. Hidrotehnike graevine za zahvat vode - ulazne graevine 11

Nizvooml 5lr.m:1 fl'Jetke 11:tI"Odno Het! reetke

Po~flledlJ:J A

5

2

Te ~ I

15JO

e - e ,

// -~.~~~~~~

Slika 5.1.3. Pokretna klizna reetka iz pet sekcija po visini 1. me,alnlnosai usmjereni II tok vode, 2. veIlikalIla uklllenja nosaa usmjerena u

tok vode, 3. zasun ipki, 4. dijagonaina ukruenja. 5. vertikalni boni nosa reetke, 6. ipke reetke

Povrina svjetlog otvora reetke odredena je odnosom:

Doputena brzine vode na reetki - l~, .. , ovisi o poloaju zahvata vode, odnosno ulazne gractevine ispoel nivoa voele :

- kod male uronjenosti - kod srednje uronjenosti - kod duboke uronjenosti

P Stoji

1,0 - 1,2 m / s 0,8 - 1,0 m / s 0,3 - 0,4 m / s

Hidrotehnike gradevine knjiga 3

12 Poglavlje V.

Ogranienje brzine na reetki uvjetovano je gubitkom na padu, opasnou od 'vibracija i uvlaenja iebdeeg materijala izmeu ipki reetke, te brtvljenjem reetke. Gubitak tlaka na reetki odreen je izrazom:

v 2

MIm =C;",,' 2~ Kod reetke koja je postavljena okomito na tok vode koristi se (prema Gubin, Krivenkol empirijski izraz:

gdje je: 13" koeficijent oblika ipke reetke (jJI povrina svih elemenata reetke u ravnini reetke (jJ1 slobodna protjecajna povrina reetke A"., povrina reetke y kut nagiba reetke u smjeru toka vode Ukoliko su ipke reetke postavljene pod kutem ou odnoslI na tok vode tada je :

C;"" =C;:... =k6 .r;;'.,

Koeficijent oblika - 13" KoeJi.djent kl! Tablica 5.1.3

Oblik ipke Oblikipke

_.

0,37

0,18

ko {O

!I k, = ~ (,., t+t--+- - t-~ -~=n h - ~ /-~ --__ b II -;-- s .

-.. II

----

I / / I I / I~ / \)~ + ;l

YVr-\)' ~.,~) ,I--+-t- " ~. ~

I 1/ V .A}.~S~r ; I / V~ kkt< ./ ..-:0% '050, :JI-.:% ,

I ~~tT

"---- _.-. ".

0,15

8

7

6

s

l

0,32

0,2G

0,21

O 10 ?O JO 40 50 60

Slika 5.1.4. Koeficijent kB - Fro") Uronjenost reetke ispod minimalnog radnog nivoa odreuje se prema izrazu:

v 2 h . - (l +:EC;}...!!:!...+Q-2) 111

mm 2g


1. Hidrotehnike graevine za zahvat vode ulazne graevine 13

poloaj ulazne graevine ispod najnieg pogonskog nivo vode prema nekim autorima mora se kretati II granicama od 3 - 5 m, jer se mora raunati s pojavom valova. Kod odreivanja prot jecajne povrine reetke - i statikog dimenzioniranja potrebno je raunati s djelominim zaepljenjem reetke otpacima (plastika itd,). Obino se rauna sa zaepljenosti do 25 % prot jecajne povrine, a ponekad i veom. Dimenzije ipki reetke, .5 i J, ovise o hidrodinamikoj sili koja na ipku djeluje:

Vl F=pA C . ....!!!.. j o 2

gdje je: C" - koeficijent koji ovisi o geometrijskom obliku ipke i Reynoldsovom broju Re, A, - povrina poprenog presjeka ipke okomito na tok vode. Osnovni uvjet koji se kod dimenzioniranja ipki reetke postavlja jest da ipke u eksploataciji ne smiju vibrirati.

10 {J 6 .4

z

I a8 C. Q6 a4

al ().08 a~ QCU

" ,

I-

10 "

""-

"" r-...

Ravna ipka , t

""--r---... "

14 Poglavlje V.

esto se kod sloenih konstrukcija ulaznih graevina provode eksperiment~llna hidraulika modeIska ispitivanja, kako bi se ispitala i izbjegla pojava vrtlonog strujanja ispred i na reetki.

a

d

g

Slika 5.1.6. Razni tipovi mehanikih istilica reetki ovisno o vrsti naplavina aj stroj za ienje s koem, b) ko, ej zahvata, el) grajfer, e) viliasti zahvata,

fl voelni buldozer, g) pneumatski grajfer tipa "polip" 1. gornja vilica, 2. donja vilica, 3. no, 4. etka, 5. grablje

Prema uvjetima teenja uglavnom se razlikuju tri grupe ulaznih graevina: ulazne graevine na derivacijama pod tlakom,

- ulazne graevine na rlerivacijan1a S'2 s!onodnirn vodniln !ice:l1, ____ -=---'=s:eJlle::Jk"'tLl.ivlLow:;e'daznegr,'delline-u-alwmHlacijama-zaf.lOtrebe-vodoprivrecleivodoopsKrbe.

Kod hidroenergetskih objekata, prema konstrukciji i hidromehanikoj opremi ulazne graevine dijele se na: 1. ulazne graevine za rijene protone niskotlane hidroelektrane 2. ulazne graevine za pribranske hielroelektrane 3. ulazne graevine za derivacijske (gravitacijske i tlane) hidroelektrane Kao posebna kategorija izdvajaju se crpna postrojenja gdje se zahvat voele, za potrebe energetike, vodoprivrede i vodoopskrbe, vri crpkama (vidi poglavlje VI.2. J.



1.2. ULAZNE GRAEVINE ZA RIJENE PROTONE HIDROELEKTRANE

Rijene protone strojarnice (hidroelektrane) prikazane su u poglavlju VI.1.2.: HE PaJgorska. HE YeaJJe/: HE Asdwch. HE UlJs, HE Obel:wfaorJ."

Kod ovih hidroenergetskih postrojenja ulazna graevina i dovod vode do turbine sastavni su dio brane. Svaki agregat ima odvojen zahvat vode i svoju ulaznu graevinu. Ulazne gmevine opremljene su : - ulaznom reetkom s ureajem za ienje - pomonim grednim i glavnim ploastim zatvaraima.

Ovisno o dimenzijama plivajuih i lebdeih predmeta ulazne graevine mogu biti opremljene "grubim" i "finim" reetkama. Ako rijeka ne nosi krupne naplavine gruba reetka se moe izbjei.

U suvremenoj izgradnji one se u pravilu izbjegavaju, a ako se moraju primijeniti one su kliznog tipa da se mogu izvui radi ienja fine reetke, koja se nalazi nizvodno. Za uklanjanje ostataka sa reetke obino se upotrebljavaju istilice posebne konstrukcije.

Najei hidraulini strojevi su Propeler i Kaplan turbine kod kojih se razmak tapova reetke kree i do 200 mm. Ova hidroenergetska postrojenja rade se sa velikim instaliranim prot jecajima i relativno malim tlakovima, te su popreni presjeci ulazne graevine, dimenzije i povrine reetki i zatvaraa velike. Zbog gubitaka na padu velika se panja poklanja hidraulinom i geometrijskom oblikovanju ulazne graevine. Osnovno je pravilo da povrina reetki i oblik ulazne graevine moraju biti takvi da gubitak na padu bude to manji.

Slika 5.1.7. Dva tipa ulaznih graevina -modeli I. i II., laboratorijska ispitivanja Prema rezultatima moclelskih ispitivanja najmanji gubitak na padu imaju ulazne graevine s obris0111 elipse; koci modela 1. varijanta je bila sa zakrivljenim obrisom - kontura 2, a kod modela II. s krunim obrisom - kontura 2.


16

Elipsa ima oblik:

Koeficijent suenja toka vode dan je izrazom: 2

E =O,57+-Y-1,1-'11

ako je 7), 7) ; 7) ":0; 2 tada se moe usvojiti da je E = E'= E"= 0,62

Poglavlje V.

Poloaj osi ulazne gradevine u sluaju modela I. priblino moe biti odreen izrazom. t"=~ , tn -hb

Model II. u ruskoj literaturi nazvan je "vodopremnik s odnostronn1mvhodom vodi". Kod odreivanja prot jecajne povrine reetke i statikog dimenzioniranja potrebno je raunati s djelominim zaepljenjem reetke otpacima (plastika itd.). Ovisno o vodotoku i naplavinama, nekada se rauna sa zaepljenosti veom i od 25 % prot jecajne povrine reetke. S obzirom na mali hidrostatiki tlak ne prijeti opasnost vibracije reetke pa se doputaju ulazne brzine na reetki i do 1,2111 I s. Konstrukciji ulazne graevine, odnosno oblikovanju betonskih stupova koji nose sekciju reetke ili cijelu reetku i vodilice pomonog - remontnog i glavnog zatvaraa poklanja se velika panja.

P. Stoji

"t. " ~'IOO% "I 180 1~0

raa o

l'\.. I\.

./

l ...-

",/ -

./ -

.!...J l. I

2 J

Slika 5.1.8. Ulazne graevine, stupovi i vodilice zatvaraa

Hidrotehnike graevine knjiga 3


U prvom sluaju pri ko~om dovodu vode na reetku, osim oblikovanja elemenata reetke kako je prethodno opisano, nuno je oblikovati i stupove; preporua se eliptina forma zakrivljenosti. U drugom sluaju kod uvuene reetke postoji opasnost javljanja vrtlonog strujanja, koje je u treem sluaju izbjegnuto. Prema istoj literaturi da se izbjegne uvlaenje zraka, potopljenost ulazne graevine mora biti prema slici 5.1.7.

a v 2

dl ;:: 3 --"'- ali ne manje od 0,5 m Zg Najvei gubitak na padu nalazi se u podrujuuijebljenih (koritastih) vodilica za zatvarae po cijeloj visini ulazne graevine. Na prethodnoj slici pod brojem rv. prikazan je horizontalni presjek vertikalnih vodilica za pomoni i glavni zatvara. Kod projektiranja i izvedbe potrebno je potovati sljedee geometrijske odnose.

~"" = 1,5 ~I 8 =~, . [g CS" - 6"), J'k = 128, r'k;:: 68 dh) - gubitak tlaka na vodilici uzvodnog pomonog zatvaraa dh2 - gubitak tlaka na vodilici nizvodnog glavnog zatvaraa Najmanji gubitak tlaka na nizvodnoj vodilici glavnog zatvaraa - dh]. prema priloenOj krivulji, postie se kod odnosa ~"" = 1,5 ~,

Slika 5.1.9. Ulazna graeVina HE NinekilJJlska, Rusija 1.univerzalni portalni konzolni kran, 2. reetka, 3. remontni i havarijski zatvara, 4. grajfer, 5. montana IG"anska konzola, 6. grajfer tipa "polip", 7.,8.,9. oprema za

rukovanje pokretnom reetkom i zatvaraem, 10. kolica za naplavine (otpad), 11. mosni kran u strojarnici ""'~ ;!.,0J5\~s., r~ -p'-S-tO-~-'ic-'-----------H-id-,,-o-te-l-m-i-k-e-g1-'a-d-e-v-in-e-----------kn-J-.~f,lr~'~3 '." . ~,_, ~

(oo TI . ~~ .... ~ ,-:.~" ~ ~, ~

t'~,(I'- ... _ .. 1.~t)

18

POft:J/ni kran s {'7.'ili1icom

Q" = 1876 mJ / s Qw =11160 mJ /s Hm", =18,81 m Hmin = 15,24 m

Poglavlje V.

RaskJpno (XH"rrojCfJjc

1IIIIII!IlIII S"rR.OJARNIC4

Slika 5.1. m HE Cariliall, Kanada, p= 654,5 MW - duina strojarnice s 14 ulaznih gractevina - 396 m, duina preljeva s 12 llst~v" - ~39 m-Pomoni zatvarai obino su ploasti viecIjeini. Glavni zatvarai su ploasti klizni ili

vozni s kotaima u elinim ubetoniranim vodilicama i hItvama s uzvodne strane. Za rukovanje reetkama i remontno - havarijskim zatvaraima (obino kod Kapian turhina) koriste se portalni kranovi s odgovarajuom opremom - slika 5.1.9.

Kada se primjenjuju pioasti brzi sigurnosni zatvarai pogon zatvaraa je hidraulian, koristi ulje pocl tlakom i grupu pumpa - servomotor, s potrebnom pomonom opremom.

Zatvarai se sputaju pod jednostranim, i najee otvaraju pod obostranim pritiskom; s nizvoclne strane moraju hiti ozraeni.



Min NV.

I!'l Nor.~ Mm. NoV, L:ltt

_.N.V.

Slika 5.1.11. Ulazne graevine niskotlanih rijenih protonih hidroelektrana, shema I. ulazna graevina s oblikovanim eonim zidom (1), s vodilicama za finu reetku i

ploasti zatvara, i s ozranom cijevi (2); ll. ulazna graevina s dovodom vode neposredno na nepotpunu spiralu (5 - osovina turbine) - vidi sliku 5.1.9. HE Ninekamska, s vodilicama za finu reetku i preclturbinski zatvara; III. ulazna graevina s istilicom za finu reetku, s predturbinskim zatvaraem (5 - osovina turbine); IV. dvodjelna ulazna graevina s ispustom: u pIvom uzvoclnom dijelu nalaze se vodilice grube reetke (3) i pomonog remontnog zatvaraa (6), u drugom nizvodnom dijelu oblikovani eoni zid (l), vodilice fine reetke i zatvaraa na ispustu (4), vodilice za zatvara nepotplme spirale, ozrana cijev (2), osovina turbine (5); V. ulazna graevina s vodilicama za gntbu reetku i pomoni

zatvara (3), s oblikovanim eonim zidom (1), s vodilicama za glavni predturbinski zatvara, aeracijskom cijevi (2), osovina turbine - 5; VI. ulazna graevina za cijevni agregat tipa "bulb", s vodilicama za finu reetku i zatvara (4), VII. ulazna graevina za

djelomino izvueni cijevni agregat tipa "bulb" s vertikalnom i kosom finom reetkom. Ulazna graevina mora biti dovoljno uronjena ispod minimalnog radnog nivoa; kod loga treba uzeti u obzir visinu valova, gubItke pacta na resetkll voi1icama zatvaraca. Od eventualnog vuenog nanosa titi se ulaznim pragom.

Slika 5.1.12. Prostorna okvirna konstrukcija ulazne gmclevine - shema za statiki proraun


20 Poglavlje V.

Treba skrenuti panju da su kod ovih hidroelektrana dovodni organi betonski s nepotpunom ~piralom. Potekoe se javljaju kod ugradnje i fiksiranja provodnog kola. Kod suvremenih rjeenja nepotpuna betonska spirala oblae se elinom oplatom.

Slika 5.1.13. Nepoznata niskotlana hidroelektrana, Rusija, P rurl."" - 65 MW, H,,,~,,- 13,2 m Ulazna graevina: Tip I. - slika 5.1.11., 1. glavni ploasti zatvara, 2. fina reetka,

3. pomoni ploasti viedijeini zatvara, 4. difuzorski zatvara Ruski inenjeri kod izgradnje rijenOJ protonih niskotlanih hidroektrana susreli su se s tekim klimatskim uvjetima izvedbe betonskih i armiranobetonskih dijelova" hidroenergetskog postrojenja. Ta injenica dovela je do industrijske i kontrolirane izvedbe pojedinih montanih horizontalnih i vertikalnih dijelova hidroeklektrane kao hidrotehnike grac1evine.

Montani elementi bili su primijenjeni na mnogim hidroelektranama, kao to su: Sarltov..~kl, Kaun:1"'~'*;I, P!;/Vinjsk;l, Riiska, Vorinska, Kievska, Kanevska, eboksarska. Elektrana na plimu i oseku - PE Kislaja izgraena je u suhom doku u obliku armiranobetonskog kes ona 18,3 m x 36 tn x 16,1 m i plivajui dovedena na mjesto ugradnje - potapanja (Hidroenergetika, str 228- 229, isti pisac). Hidroelektrana K;lul1tlssk;1 na rijeci Neman cijela je zgraena od betonskih horizontalnih i vertikalnih montanih armiranobetonskih blokova.



Z -'l.J--I--HII1-

Slika 5.1.14. Montani .u111iranobetonski razdjelni stup ulazne graevine (vidi sliku 5.1.12.) 1. prethodno izvedeni betonski temelj, 2. armiranobetonski zidovi stupa,

3. armiranobetonske vodilice, 4. metalna obloga vodilica, 5. hidraulino oblikovano armiranobetonsko elo stupa

1.3. ZAHVAT VODE ZA PRIBRANSKE HIDROELEKTRANE

Kada se radi opribranskoj hidroelektrani, koja je smjetena nizvodno od betonske brane: HE Lee, projekt (knjiga 1., str. 274., slika 2.3.63.) HE Zeia(knjiga L, str. 298, slika 2.5.32.), HE Bajina Bata (knjiga L, str. 300, slika 2.5.34.), HE iikesskaja (poglavlje VI, 1.2. slika 6.1.18.), HEBayano(poglavlje VI.1.2., slika 6.1.12., HE Trebinje 1 (knjiga I. poglavlje 11.6., str. 301., slika 2.6.1.; poglavlje VI.1.2., slika 6.1.13,), HE Bo1lc (poglavlje VI.1.2., slika 6.1.14.), HE GJ'lbovic;1 (poglavlje VI. 1.2., slika 6.1.31.), HE A!cant.?ra (poglavlje VI. 1.2., slika 6.1.38.), HE Gmnd Cou/ee (poglavlje VI. 1.3. slika 6.1.42,), ulazna graevina moe biti lijeena kao odvojeni objekt uz branu, moe se nalaziti na brani ili II brani.


22 Poglavlje V.

Kod gravitacijskih hrana ulazne graevine obino su na brani (vidi sliku 5.1.15,) ili u brani. Kod lunih brana, u najveem broju sluajeva, ulazne graevine kao posebni

hidrotehniki objekti nalaze se uz branu. Svaki hidr

1. Hidrotehnike graevine za zahvat vode - ulazne graevine

BHml s kontraroJima i /lldroe/ektrana A/cantara (vidi slike 6.l.35., 6.l.36., 6.1.38., 6.l.39.)

Slika 5.1.16. HE A/c;mt

24 Poglavlje V.

Slika 5.1.17. HE Aict/near;! , vertikalni tornjevi u iigeadIlji Kod nasute brane Bundama (poglavlje VI.1.2, slika 6.1.23.) i istoimene hidroelektrane s tri hidraulina stroja koriste se ubetonirani elini tlani cjevovodi (3 x 0 7 rn), duine 124,95111, 120,45 111 i 115,95 111, s ulaznim graevinama na lijevoj dolinskoj strani. Brana od kamenog.nabaaja ima visinu 58m i duinu u kruni 1500 m. U strojamici su insta-lirana 3 agregata s Francis turbinama, p,. 3 x (58,5 - 67,0 ) MW, Hm'n - 45,5m, Honn. - 49.5m.



Fina ovalna reetka. nagnuta u smjeru toka vode, pokriva cijelu visinu uspora od 174,8 111 n.m. do 205,0111 n.m., odnosno visinu od 30,2 m. i otvor ulazne graevine visine cca 16111. Ploasti vozni zatvara dimenzija 5,70111 x 10,07 m.smjeten je iza praga ulazne graevine, koji je takoer zatien reetkom. Vodilice zatvaraa i ozrana cijev smjetene su u anniranobetonsku konstrukciju. Rukovanje ploastim zatvaraem je pomou uljnog selvomotora, koji je smjeten na kruni betonske konstukcije.

UljnI scn'omOfur

Slika 5.1.18. Nasuta brana j hidroelektrana Bundama, ulazne graevine


26 Poglavlje V.

N.-.-I5uta br;zn;l Podgradina i reverzibilno clpno postrojenje Buko blato HE Orio vac je, zbog energetske vrijednosti akumulacije !:luko blato (V",,,, = 800 000 000 m', V k"nv'''~ 782 boo 000 m'), najznajajnije hidroenergetsko postrojenje II slivu rijeke Cetine. Akumulacija Buko b];no najvee je umjetno jezero u hidroenergetskom susta VLl HIvatske i jedno je od najveih umjetnih jezera izgraeno u uvjetima kra. Akumulacija je realizirana izgradnjom nasutih brana od kamenog nabaaj a s glinenom jezgrom: Kazaginac: H = 19,30 m, L = 2909 m , V"".,"", = 1 700000 m3 i Podgradina: H = 10 111, L = l 675 m, V = 262 000 m 3. Nizvodno od brane Podgradina smjeteno je reverzibilno crpno postrojenje Buko blato ( vidi poglavlje VI.2.3. l. Dovodni armiranobetonski tlani cjevovod nalazi se u temeljima nasl1te brane, a ulazno - izlazna graevina s hidromehanikom opremom u uzvodnoj kosini nasute brane.

Nasuta brana Podgradina - popreni presjek 1. glineno jezgro 2. filterski sloj 3. kameni nabaaj 4. ljunana podloga 5. kamena obloga 6. humus 7. glineni sloj 8. glina 9. zaglinjeni ljunak

10. injekcijska zavjesa ll. cesta Split - Livno 12. vapnenac, konglomerat

Uzduni presjak

~. __ ",,,.,,,,,, __ . _______ "'''."-'-o-------.~,,S.Q...L..J...-.!~~~-Slika 5.1.19. Reverzibilno crpno postrojenje Buko blato, ulazno - izlazna graevina

Uz nasute brane zahvat vode esto je rijeen ulaznom graevinom u vertikalnom tornju. Primjer takvog zahvata vode, ali selektivnog jer slui za potrebe proizvodnje energije, vodoprivrede i vodoopskrbe, je zahvat na brani Ghrib (vidi knjigu L, poglavlje II.2.5.,



str 212 - 213, slika 2.2.44). Vertikalni toranj krunog presjeka, uz uzvodni rub nasute brane, opremljen je ploastim zatvaraem na najniem zahvatu vode. Ostali otvori (2 ) opremljeni su specijalnim prstenastim zatvaraima. Za dovod vode do hidroelektrane, koja je smjetena neposredno uz nizvodni rub nasu t e brane, i ispust vode za druge korisnike, slui tlani cjevovod u temeljima brane. Zahvat vode s ulaznom graevinom u veltikalnom krunom tornju, i tlanim cjevovodom za hidroelektranu u temeljima brane, prikazan je donjom slikom.

Slika 5.1.20. Nasuta brana, vertikalni toranj, ulazna graevina, tlani cjevovod i hidroeleku'na Ulazna graevina u veltikalnom tornju pravokutnog presjeka, prema Gubinu i Krivenku, specijalni je tip ulazne graevine sa est odvojenih otvora za jednostrani zahvat vode.

Slika 5.1.21. Toranj pravokutnog presjeka uz uzvodni rub nasute brane 1. uzvodni zid tornja, 2. reetka, 3. remontni ploasti zatvara,

4. brzi sigurnosni ploasti zatvara, 6. uljni servomotor Prikaz zahvata vode s ulaznom graevinom u vertikalnom tornju uz nasute brane ne bi bio potpun, ukoliko se ne bi skrenula panja na nasutu branu i hidroelektranu Djatiluhur (vidi knjigu 1. poglavlje II.2S, str. 217, slika 2.2.54.; knjiga Il., poglavlje III.2.2, , str. 85 - 86, slika 3.2.11. i 3.2.12.).U vertikalnom tornju krunog presjeka promjera 90,0 m smjeten je zahvat vode za hidroelektranu, hidroelektrana, zahvat vode za vodoprivredu, temeljni ispust i preJjev na kruni tornja (slika 5.1.22.)


28 Poglavije V.

Brana i hidroelektrana Djatiluhur pripadaju dovitljivim i smionim kompleksnim rjeen/ema u podruju hidrotehnikih graevina. U knjizi II. istaknute su potekoe u eksploataciji ovog vrlo kompleksnog hidrotehnikog lieenja. Neki zlurado istiu da dispozicija objekata nije primjerena i da je to neuspio doprinos zapadnih inenjerd istonom kulturnom krugu ..

Preljev Nor.N. v.~::;,{f:U::~::IJ=jIf="",,,,"""""""::'lfl:>,

-=-...!

Slr'OjMnJa

Slika 5.1.22. Brana i hidroelektrana DjatJ1uhur

JU

JI"

Slika 5.1.23. Zahvati vode i ulazne graevine uz nasute brane, shema



Skree se panja da zahvat vode i ulazna graevina na nasutoj brani Podgradina pripada tipu L, ulazna graevina na nasutoj brani Bandama tipu N., na nasutoj brani DjatiJuJ1l1r tipu v., a ulazna graevina s tornjem na nasutoj brani G/lJib pripada tipu V. bez vodne komore.

Nasuta brana PeruI (vidi knjigu L, poglavlje 11..2., str 173., slika 2.2.1., poglavlje ILIO. str.434 - 435, slike 2.10.19. i 2.lD.20) u tehnikom smislu postala je povijesna brana Hrvatske: to je prva velika nasuta brana i akumulacijsko jezero izgraeno u uvjetima kra s potopljenim izvorima, te prva nasuta brana u svijetu koju se nastojalo razoriti eksplozivom iz neprijateljskih pobuda.

Slika 5.1.24. Nasuta brana i hidroelektrana PenIa s objektima - situacija l.brana, 2.ulazna graevina, 3.temeljni ispust, 4. zatvaranica temeljnog ispusta,

5.preljev, 6.strojarnica, 7.dovodni tunel, 8.brzotok.


30 Poglavlje V.

Na ulaznoj graevini nalazi se dvodijelna reetka, dva ploasta vozna zatvaraa dimenzija 4,0 m x 7,0 m, teine 540 kN, koji zatvaraju pod jednostraninl, a otvaraju pod obostranim tlakom, ventil "by pass" za punjenje tunela i izjednaenje tlaka s uzvodne inizvodne strane zatvaraa; pogonske motke na veoj duini su potopljene. Rukovanje koso poloenim motkama i zatvaraima je pomou elektromotora i Gallovog lanca, koji se nalaze u pogonskoj kuici (1.).

Maksimalna kota radnog uspora Minimalna kota radnoguspora Katastrofalna kota uspora (preljevna)

Ulazna graevina

- 360,00 m n.m. - 325,00 m n.m. - 361,20 m n.m.

Pogonska kuica

~j6"JO

;;;;;;-~?9..'""ik""""""""""'''''"' -=

~==~;:;:;:;;.II!.,p..b-.J..=,.\l\!~~ ~~;'7:/ov;,..~,.~,:-+I .. "'1"" \

Slika 5.1.25. Nasuta brana Perua i ulazna graevina (tip II.) 1.pogonska kuica, 2. pogonske motke i kosa staza vodilica motki,

3. ozrana cijev 0 800 mm, 4. montani pi


U prvoj fazi izgradnje ugraene su samo dvije Francis tubine s vertikalnom osovinom Situacija

l. nasuta brana 2. predl-)I-ana o lO lL} 60 eo '00111 3. injekcijska galerija 4. injekcijska zavjesa 5. preljev 6. obilazni tunel 7 temeljni ispust 8. kontrolna galerija 9. ulazna graevina

10. dovodni tunel 11. strojarnica 12. rasklopno postrojenje 13. tunel za natapanje

Popreni presjek hrane l. glinena jezgra 2 filter I. 3. filter II. 4'/ prelazne zone 5. kameni nabaaj 6. krupni kamen 7. kamena obloga

'. ~

.. '".,. .....

Uzduni presjek ulazne graevine, vertikalnog ahta, clovocInog tunela i hidroelektrane N"pomen:t! Z:lcfJ:m opis 11:1 l1lukedonbkom jeziku.

Slika 5.1, 26. Brana i hidroelektrana Tikve, Makedonija RjC'cnje s nasutom branom Tikve navedeno je zhog poloaja ploastog zatvaraa Ll odnosu na ulaznu graevinu i vel1ik

32 Poglavlje V.

Ukoliko su hidroelektrane smjetene podzemno kao na primjer kod HE Ayvacik(nasuta brana Hasl1i UgUliu) , HE Piv;1 (luna brana Mr;uinje) i HE Dez J., JI i JJI (luna brana Dez) u Iranu, tada se ulazne graevine nalaze na padini uzvodno od brane. Takve ulazne graevine za zahvat vode slie ulaznim graevinama na tlanim derivacijama. Svaki agregat moe imati svoj poseban dovod (HE PiVl - 3 tlana dovoda) ili jedan dovod za grupu agregata (HE Ayvacik- dva tlana dovoda za 4 agregata - 2 x 2, HE Dez J. iJJ., 2

tlana dovoda za 8 agregata - 2 x 4 l.

Brana Hasan Uguliu i hidroelektrana Ayvacik, s prateim hidrotehnikim graevinama, prikazane su u knjizi 1., poglavlje 11.2.5., str. 224, slike 2.2.64. i 2.2.65. Luna brana Mmtinjei hidroelektrana Piva prikazane su u poglavlju VI.I., slika 6.1.47., 6.1.48.6.1.49. i 6.150.

Ulazne graevine opremljene su specijalnom gruhom reetkom koja se sastoji od veltikalnih cijevi 0 2", na meusobnoj udaljenosti 50 cm. Cijevi su zglobno objeene i ispunjene cementno - pjeanim mOItom, s dohvatol11 elo polovine visine fine reetke. Fina reetka nagnuta je suprotno prirodnom toku vode i sastoji se od elinih ipki na razmaku od ] O cm. Za ienje fine reetke koristi se umjetno izazvan ogranieni vodni udar (prema podacima projektanta Save]aneia, !BE; Ljubljana). Ulazne graevine smjetene su na lijevoj obali i opremljene su brzim sigurnosnim ploastim voznim zatvarai ma, koji zatvaraju pod jednostranim tlakom, a otvaraju pod obostranim, izjednaenjem tlaka malim izdizanjem zatvaraa na poloaj "by pass". Vodilice zatvaraa nalaze se u kosol11 ah tu zatvaraa, u koji je takoer smjetena i

ozrana cijev zatvaraa.

..

e I

.. ~ a: ~ o :& T T--.. ~ z: o N ~ f

Slika 5.1.27. Luna brana Jv!J;uinje i HE PiV;I, ulazna graevina, 3 x 80 m-Vs.



Br;lna Dez i hidroe!ektr'ln[/ Dez 1., fl. i ff J N:lpometw!. hidtVt:!Jekrt;[n:l Dez ff!. pre1ll:l pod:lci1ll:l jz 1994. predvidt:!lw je za izgl;ldnjv.

p regradn i profil lune brane Dez nalazi se u vapnenakom konglomeratu, ije su karakteristike jasno prikazane slikom.

Luna brana Dez, visine 203,5 m, duine u kruni 240, O 111 , irine u kruni 6,0 m i u dnu 21,0 111, izgraena je s perimetrainom spojnicom, te spada u grupu najviih brana u Svijetu. Izgradnjom brane ostvarena je akumulacija obujma 3,35 . 109 m'

Slika 5.1.28. Luna brana Dez, Iran Mlpomenu! Uzvodno od ht:me n:l Jjjevoj ob:J!j vide se etni otvonI ZI tunelske preljeve I. j JI.

Hidroelektrane Dez J - PI = 4 x 65 = 260 MW i Dez fl. - PI = 4x 65 = 260 MW nalaze se u podzemlju na desnoj obali. Budua podzemna hidroelektrana Dez ffl. bit e izgraena na lijevoj obali sa instaliranom snagom p,. = 4 x 190 = 760 MW, s jednim tlanim dovodom za 4 agregata i s vodnom komorom (surge tank- engl.).


34 Poglavlje V.

Situacija postrojenja

o 20 40 60 80 100m

Popreni presjek kanjona rijeke Dez i strojarnica na desnoj i lijevoj obali

Cell 4A 190-760MW

OH I - 091 2 (",isllngl 8A6S-620MW

Slika 5.1. 29. Hidroenergetsko postrojenje Dez l, II i JII Ulazne gradevine na betonskim branama moraju biti postavljene ispod najnieg radnog nivoa, ali iznad akul11ulacijskog prostora odredenog za deponiranje nanosa. U najveem hroju sluajeva svaki agregat ima svoju ulaznu gradevinu i tlani dovod do turbine.



Vei broj ruskih pribranskih hidroelektrana ima visoko poloenu ulaznu graevinu na velikim betonskim branama.Jedan od razloga vjerojatno se nalazi i u injenici da se radi o akul11ulacijskim prostorima velikog obujma i da su iz ekolokih razloga ograniene denivelacije vodnog lica II prostoru akumulacije.

Nor. NV o

Mill. N V. =="""",-!;!I!!=IIIHIt

~: .. : .. ~... -1f1'

-JO

3

Max. N. V. O Nor. N. V. = .. .....,;~"-Hl1'I

Min. N V. """,,,,,,,~~iftlt4

4

-106,1

~' !:l' ':-'!t:'i." ;"., ............... . '" . s_ - __ o q :' ,.; o' , :.~i""~' . , .. '.-" Slika 5.1. 30. Poloaj i geometrijske karakteristike na velikim ruskim betonskim branama

1. Br;/{s!m, 2. Kmsl7oj

36 Pogiav(je V.

Na visinski poloaj ulazne graevine utjeu i pogonske karakteristike hidraulinog stroja i agregata, odnosno minimalni pad - Hm'n kod kojeg turbina ima jo visoki koeficijent korisnog uinka - TJ",,,,

Slika 3.1.31. HE US[ - Ilimslm, ulazna graevina s hidromehanikom opremom: l. reetka 2. remontni zatvara 3. sigurnosni zatvara 4. servomotor 5. konzolni portalni kran 6. ozrana i kontrolna cijev s penjalicama 7. turbinski dovod

5.1.32. HE Kmsnoj.7rska, ulazna graevina s hidromehanikom opremom 1. reetka, 2. vodilice pomonog - remontnog zatvaraa.,

3. serv01l1otor sigurnosnog zatvaraa


l. Hidrotehnike graevine za zahvat vode . ulazne graevine 37

Fina reetka moe biti vertikalna i nagnuta prema nizvodno ili uzvodno. Vertikalne reetke nagnute prema uzvodno imaju pogonsku prednost jer ostaci na reetki nakon sputanja nivoa vode ispod reetke padaju na dno, ne' zadravaju se na reetki. Za uklanjanje materijala zadranog na reetki nekada se u pogonu koristi i brzo zatvaranje predturbinskih zatvaraa ili pokretnih lopatica provodnog kola (kontrolirani vodni udar). Kod betonskih brana ulazna graevina moe biti opremljena sa pomonim ploastim i brzim

ploastim voznim sigumosnim zatvaraem ili samo s brzim ploastim sigurnosnim zatvaraem. Glavni zatvarai su podizni i nalaze se stalno u otvorenom poloaju neposredno iznad otvora i uvijek su spremni za pogon. Oni se automatski sputaju im se prot jecaj u tlanom cijevovodu povea iznad doputene veliine (kontrola brzine). To su zatvarai koji zatvaraju pod jednostranim, a otvaraju pod obostranim izjednaenim tlakom vode. Izjednaenje tlaka kod suvremenih rjeenja vri se izdizanjem zatvaraa na poloaj "by pass" - 5 do 10 cm.

esto se za izjednaenje tlaka prije otvaranja sigurnosnog zatvraa koriste i "by pass" cijevi.

Nor. N V~"""".J!:f.lEmmtJ!tn~ - -Z-

Min. N. V:~:. k

Slika 5.1. 33. Ulazna graevina s "by pass" cijevi, shema 1. reetka, 2. eoni zid, 3. vodilice lefflontuog zalvaraa, 4. vodHice i sigurnosni zatvara

5. razdjelni zid, 6. selvomotor, 7. ozrana cijev, 8. "by pass" cijev sa zasunom, 9. portalni kran

Glavni sigurnosni zatvarai za brzo zatvaranje su uglavnom ploasti vozni zatvarai, s brtvom s uzvodne strane. Pogon zatvaraa je hidrauliIii. Za pogon se koristi ulje pod tlakom, koje se nalazi.l! servomotoru. Servomotor moe biti slobodan ili zatien..u posebnom prostoru brane, a nekad se nalazi II posebnOj kuici na brani, II kojoj se nalazi i ostala pomona oprema (pumpa, elektro ureaji, signalni ureaji itd.). U svim sluajevima na kruni brane mora se nalaziti ureaj za intervenirajue rukovanje

hidromehanikom opremom; veinom portalni kran na tranicama. U praksi se susreu rjeenja gdje jedna ulazna graevina slui za vei broj tlanih cjevovoda. Ulazna graevina i reetka mogu imati u tlocrtu i ovalan oblik, koji u mnogim sluajevima ima hidrauline, konstruktivne i pogonske prednosti.


38

fi~~---:-, .:~-.:>.:':' -. . "",~,,.1 "":." ':",:' ..... :;~.:\;:~: .. ~.;.\;;..,

" ~.~:.:E:~.::::~i: ........ ,

e

Poglavlje V.

b

5.l.34. Ulazne graevine s veim brojem zahvata vode i ovalna reetka, shema a) dvojna ulazna graevina s dvije ravne reetke, bl ulazna gractevina s veim brojem tlanih

cjevovoda i s jednom ravnom reetkom, c l cilinchina ulazna graevina s ovalnom reetkom, 1. reetka, 2. vodilica pomonog - remontnog ploastog zatvaraa, 3. vodilice glavnog

sigulTIosnog ploastog zatvaraa, 4. eoni zid , 5. pOltalni luan, 6. potopljeni servolTIotor, 7. siguITIosni ploasti zatvara u poloaju "izdignut", S. ozrana cijev, 9. vertikalni stupovi reetl


Kod lunih brana najee su ulazne graevine odvojene od tijela brane, a vodilice i staze za montau, rukovanje i remont sigurnosnih ploastih voznih zatvaraa su u vertikalom zidu

40 Poglavlje V.

Ulazne gractevine opremljene su sigurnosnim ploastima zatvaraima tipa "Caterpi'Jlar" (s gusjenicama - vidi knjigu II., poglavlje III.2.4.,str. 107, slika 3.2.46.). Na priloenim slikama prikazane su ulazne gmevine, izgraeni vertikalni tornjevi i kose klizne staze u izgradnji ( za montau reetki i s vodilicama za remontne ploaste dvodjelne zatvarae). Na kruni brane nalazi se konzalni portalni kran. Manja slika prikazuje dva krajnja vertikalna tornja i kose klizne staze djelomino pod vodom.

Slika 5.1.37. Luna brana ~lldec;liias, panjolska, ulaznegradevine Zahvat vode i ulazne graevine za dovod vode, do jednog dijela instali~anih turbina, na

luno - gravitacijskoj brani Hoover(knjiga II., poglavlje III.2.2, str 88- sli, slike 3.2.17., 3.2.18.,3.2.19. i 3.2.20.) izgrac1ene su II obliku 2 tornja: lijeva ulazna graevina za 5 turbina u hidroelektra ni na lijevoj obali, desna ulazna toranjska graevina za 8 turbina u


1. Hidrotehnike graevine za zahvat vode - ulazile graevine 41

u strojarnici na desnoj obali. Za dovod vode do ostalog dijela turbina na lijevoj i desnoj obali iskoriteni su ahilazni tuneli, koji su koriteni za evakuaciju vode u tijeku graenja.

Cilindrini tornjevi visine 103,0 m opremljeni su po cijeloj visini vertikalnim poligonaInim viedjelnim reetkama i cilindrinim (prstenastim) zatvaraima 0 9,75 m. Dugo godina. sve do poetka ezdesetih godina ovog stoljea, projektanti su bili uvjerenja da se kod izgradnje lunih brana. n:troito brana dvojne zakrivljenosti, kao to je luna hrana V;lldeGliias, koci zahvata vode za pribranske hidroelektrane moraju primijeniti rjeenja s vertikalnim zidovima (5.1.35. - rm. ili rjeenja s tornjevima (slika 5.1.35. i 5.1.36.l. Suradnjom projektanata brane Granarevo i inenjera talijanske firme Calzoni - Bologna, nakon dugih osporavanja konzervativnih hidrotehnikih inenjera, izmijenjeno je rjeenje predloeno idejnim projektom (slino rjeenju 5.1.35. - m.) i realizirano racionalnije Jieenje. Tri ulazne gradevine s cilindri~om reetkom s dilatacijom su odvojene od uzvodnog lica brane. Sigurnosni tablasti vozni zatvara s vodilicama nalazi se na tijelu brane, a staza zatvaraa sa tranicama prati vertikalnu za!

42 Poglavlje V.

Vrlo je znaajno osigurati dobro ozraivanje zatvaraa s nizvodne strane. Ozraivanje, kod brzog sputanja zatvaraa i pranjenja tlanog cjevovoda, sgrjeava stvaranje vakuuma u cjevovodu. Kod punjenja cjevovoda slui za evakuaciju zraka, jer zrani "jastuci", ako ostanu zarobljeni, mogu izazvati potekoe u pogonu, pa ak i havariju. Osim toga kavitacija zatvaraa je u uskoj vezi s ozraivanjem.

1'---Ozran;l cijel' w povr.fine SIJ

H

Slika 5.1. 38. Ozraivanje zatvaraa na tlanom cjevovodu, shema Koliina zraka potrebna za efikasno ozraivanje - Q, ovisna je o projtecaju na koji je dimezioniran tlani dovod - Q i moe biti izraena preko koeficijenta aeracije - o:

Qn

= CI: Q

a. =K f2E-1 v;;:-

gdje je: J( - koeficijent oblika: 0,025 - 0.04 (za sluaj na slici) Za proraun potrebne koliine zraka za ozraivanje zatvaraa- Q

n koristi se i izraz:

Q =m A .J2g.H d ll. P

Ako se podtlak - izrazi stupcem vode

jer je Pzn,k" =1,28 kg Im3

Q =28 m A .J2g.H II II e p (m31 s),

brzina zraka u ozranoj (aeracijskoj) cijevi je:

v =28 m .J2g.H a a p (ml s) 0,7 < m. < 1,0

Primjer: Podtlak ~,- 0,3 m V.S., III ,= 0,736, brzina II ozranoj cijevi va = 49,995:= 50 mis Podtlak ~,= 0, l m v.s., In n - 0,950, brzina u ozranoj cijevi va = 37,268:= 37 mis Povrina ozrane cijevi moe se priblino proraunati iz odnosa prot jecaja vode u tlanom cjevovodu- Q( mIl s) i maksimalne doputene brzine zraka u ozranoj cijevi ~'"''' = 50 mis.



Koliinu zraka potrebnu za ozraivanje zatvaraa odreuje isporuitelj hidromehanike opreme. Za ozraivanje se koriste posebno ugraene ozrane cijevi (aeracijske), iji smjetaj kod tankih lunih brana moe izazvati konstruktivne tekoe. Nekada su ozrane cijevi opremljene penjalicama zbog prilaza i kontrole tlanog dovoda. Ukoliko je izmeu brane i strojarnice smjeteno rasklopno postrojenje i transfonnatori, tada izvod ovih ozranih cijevi mora biti na uzvodnom licu brane iznad maksimalnog nivoa vode u akumulaciji. Na kraju poglavlja potrebno je prikazati nekoliko karakteristinih zahvata vode za pribI-anske hidroelektrane.

Slika 5.1. 39. Zahvat vode i ulazna gntdevina u tornju l.mehanizam za rukovanje cilindrinim zatvaraem - 2000 kN, 2. cilindrini zatvara, 3.1eaji zatvaraa u tijeku remonta, 4. vertikalna reetka, 5. prstenasti prag zatvaraa

Na mnogim postrojenjima primijenjen je zahvat za VOdllU obliku tornja, kao racionalnije hidrotehniko rjeenje u predmetnom sluaju. Stajalita o pitanju njihove primjene su dvojbena. Naime, neki autori upozoravaju da u

seizmiki aktivnim podrujima takva rjeenja treba izbjegavati.

p. Stoji Hidrotehnike graevine knjiga 3

44 Poglavlje V.

Geotehnike karakteristike pregradnog profila uVjetovale su izgradnju brane kombinacijom gravitacijske i lune brane; donji dio brane i upornjaci lune brane su gravitacijski. Agregati U strojarnici postavljeni su u dva reda.

-o?Q.....:t Slika 5.1.40. Vienamjenska akumulacija i HE ToktogLJ]ska, Rusija

Nadvienjem uspora i rekonstrucijom 16 preljevnih polja u ulazne graevine, ostvaren je zahvat vode za hidroelektranu Dnepro Il, koja je izgraena u prostoru biveg slapita.

MIIX.IV. v . . .A..-_-- ..:--_

Slika 5.1.41. HE DnepJV Il, Rusija



1.4. ZAHVAT VODE I ULAZNE GRAEVINE NA TLANIM DERIVACIJAMA

Ulazne graevine za zahvat vode na derivacijama pod tlakom u pravilu su opremljene: - finim reetkama, koje mogu biti vertikalne ili nagnute, - istilicama, - pomonim i glavnim zatvaraima, - ozranim (aeracijskim) cijevima ili oknima, - ulazima za vozilo preko demontanog dijela reetke ili vertikalnog okna .

..

-r~l~ . : .. ; ...... : .0.::' . ',' . .o.' ~. 'o o' o' '

Slika 5.l.42. HE DLlbrovnik, dovodni tunel, ulazna graevina, Q = 90 m-'/ s Sve navedeno za reetke u prethodnim sluajevima vrijedi i za ove ulazne graevine. Za

ozraivanje ulaznih graevina dovodnih tunela koriste se prethodno dati izrazi: t:2. =a..Q (mV s) Q =m A .~2g'H (m'/s)

" 0:1 ~ P

Vrijednost koeficijenta oblika - Ku izrazu za koeficijent aeracije - ex kree se u gra.nicama: K = 0,025 - 0,12

Kod derivacijskih tlanih hidroelektrana, tj. kod postrojenja, kod kojih je sU'ojarnica daleko izvan rijenog korita na mjestu pregraivanja, derivacija je ostvarena tunelom pod

hidrostatikim tlakom. @~ --------------------------------------------------------------~~~'~~.-- .'~~\ P. Stoji Hidrotehnike graevine ~iga ?'~!'iE!{;;' 1\)

' .. ,: ,JJ \.;,.C2t. ';-:.:(1 .,,:r':/&T~ \11: .... ~

46 Poglavlje V.

Uronjenost reetke ispod minimalnog radnog nivoa odreuje se prema izrazu: v'

h",," = (1+:EC;)- 2; + (1-:-2) m Poloaj ulazne graevine ispod najnieg pogonskog nivoa, kao to je u Uvodu reeno (vidi poglavlje 1.1.) mora se kretati u granicama od3 m do 5 m ovisno oprognoziranoj visini valova. Ukoliko se radi o udaru vala okomito na vertikalnu stijenku treba imati II vidu i pojavu "clapotisa". Ispred ulazne graevine obino se ostavlja prag visine 1 -2 ITI radi zadravanja eventualnog

vuenog nanosa: HE Dub1Vvnik, HE Seni

Slika 5.1.43. HE Senj, dovodni tunel, ulazna graevina, Na dovodnim tunelima za HE]ablanica ispred ulaznih graevina izgraene su posebne pregrade (cilindrina i vie luna s komraforima) za zadravanje vuenog nanosa.

N:JpomeJw! Vidi sljku 61.72.

Slika 5.1.44. HE.frlbl;lfliGJ, situacija, ulazne graevine I. i II.


1. Hidrotehnike graevine za zahvat vode - ulazne graevine

Uzdunipresjek

- uljni selvomotor 1200 kN brzina otvaranja 8 - 10 min

-~ .. -

0_ 84,7'}.m

Slika 5.1.45. HEJ

48 Poglavlje V.

Hidroloki i hidrauliki uvjeti u Popovom polju, povremene poplave nasute brane i kompenzacijskog bazena, te guste mutne stnlje sa suspendiranim nanosom uvjetovali su posebno oblikovanje prostora ispred ulazne graevine za RHE apljina.

[}zduni presjek u/;Izne g/~ldeville

247 mn.m

Normalni pogonski nivo

230 m n.ln. -------~_="-------'----:;::;~~;;;o;=---f'

22~ m Tl. fTI.

222 n .. Ln.II~_".. -=;;..,;2",16;"m;;;,;,n;;;.u;;;I.==-..,.=o=~ --,r------64,40

Pogled 17:1 kompenzacij,.,ki bazen i kompleks ulazne graevine

Slika 5.l.47. RHE apljina, kompleks ulazne graevine, Q .. 225111"1 s Na slici se vide: servoll1Q[or glavnog ploastog voznog zatvaraa, istilica reetke (na desnom boku), tranice za iotilicu, pokrivena nia za deponij pomonog vieclijeinog ploastog zatvaraa, prostor ispred reetke, komp. bazen


i


u Afganistanu, 40 km od Kabula, na 1675 m n.m., iza ulazne graevine na tlan0111 dovodnom tunelu, za zadravanje nanosa izgraena je taloica.

Slika 5.1. 48. HE M;zhipaJ; Afganistan l. brana , 2. zahvat vode, 3. tunel do talonice, 4. talonica, 5 dovodni tunel, 6. ozraivanje

vodne komore, 7. vodna komora, 8. pristupna galelija leptirastim zatvaraima, 9. veitikaIni tlani cijevovod, 10. horizontalani tlani cijevovod, ll. strojarnica, 12. odvod

Posebnu pozornost zaslUUje ulazna graevina za hidroelektranuflljce! Uvjet za izgradnju hidroelektraneJ;ljce l (1952. godine) bio je da se sauva priroda i okoli Malog i Velikog jezera. Prirodna sedrena pregrada izmeu Malog i Velikog jezera stvorila je Veliko jezero s dubinama do 38 m. Nakon nekoliko varijantnih Ijeenja, ulazna gradevina izgradena je na desnoj obali Velikog jezera potpuno podzemno u slojevima vapnenaca na veim dubinama. Ulazna graevina opremljena je finom reetkom, kosim pomonim viedijeInim ploastim zatvaraem i glavnim ploastim voznim zatvaraem. Mosni kran za rukovanje ploama viedijelnog zatvaraa, istilica reetke i mehanizam za rukovanje glavnim zatvaraem (elektromotor i nazupene motke) smjeteni su u podzemnoj galeriji. Sve dimenzije Vidljive su na priloenoj slici 5.1.49.

Specifinost ove ulazne graevine nalazi se u injenici da je izvedena pod stalnim nivoom vode u jezeru. Iskop i betonski radovi na ulaznoj graevini izvedeni su pod zatitom prirodnog stjenovitog "epa", koji je ostavljen prilikom iskopa; njegova debljina bila je oko 5 m, a visina cca II 111. Da bi se osigurala vodonepropusnost stijenskog "epa", preteno od vapnenake bree, "ep" je injektiran. Nakon potpunog zavi-etka radova na ulaznoj graevini izvren je postupan iskop "epa" upotrebom eksplOZiva. Za iskop miniranjem projektirani su posebni tehnoloki postupci koritenjem ronilaca. Zadnje miniranje izvreno je 1957. godine kada je oko 180 mstijene

odbaeno u Veliko jezero. Koritenjem ronilaca izvreno je oblikovanje ulaznog lijevka II vapnenakoj stijeni; lijevak je ostao neobloen betonom. Na kraju treba napomenuti da prvi radovi u podruju Malog i Velikog jezera potjeu iz 1895. godine kada je izgraena mala hidroelekrana.


50 Poglavlje V.

PRESJEK I-I

II

LIII 'Il ~85 r3!24-M--~!1!}-4~+-~_---';~1

1. Hidrotehnike graevine za zahvat vode . ulazne graevine 51

Ulazna graevina clovodnog tunela Jajce II. ispred fine reetke ima kanal za ispiranje nanosa.

Slika 5. 1.50. HE.!:ljce If, situacija brane i ulazne graevine Ulazna graevina opremljena je finom reetkom, strojem za ienje reetke i glavnim

ploastim zatvaraem. Razmak ipki reetki bio je 2,5 cm, to se u pogonu pokazalo loe, jer se reetka brtvila i nije se mogla oistiti koem - grabilicom (vidi sliku 5.1. 6.); razmak je naknadno povean na 4 cm.

~ o z

--T -

P. Stoji

TJocrt uzduni prcsj~k

J--.. ~.-. Slika 5.1. 51. HE.!ajce If, ulazna graevina, Q =80 m3/ s


52 Poglavlje V.

Dovodni tunel hidroelektrane Mesii na rijeci Prai, koja obiluje vuenim nanosom, zatien je grubom i finom reetkom; od vuenog nanosa titi se pragom ispred grube reetke i ispusnim kanalom ispred fine reetke, a od suspendiranog nanosa talonicom na ulaznoj graevini, neposredno iza glavnog zatvaraa i na poetku dovodnog tunela.

[!zduni presjek klVz ulaznu gm evi nu i ta]onicu

Slika 5.1.52. HE Mesii., ulazna graevina italonica, Q - 8 m 3/ s U praksi se susreu razna rjeenja ulaznih graevina sa pomonim remontnim zatvaraima i bez njih. Glavni zatvarai su u veini sluajeva tablasti vozni zatvarai ije dimenzije ovise o hidraulikim i pogonskim uvjetima (gabarit i oblik).

Slika 5.1.53. Ulazna graevina s leptirastim zatvaraima 1. reetka, 2. leptirasti zatvarai, 3. ozrana cijev, 4. nia za deponij pomonih

vieclijeinih ploastih zatvaraa, 5. dizalica, 6. mosni kran



Ploasti zatvarai smjeeteni su u vodilice i obino su opremljeni s brtvama s uzvodne strane. Meutim, na blagim padinama mogu imati specijalne betonske staze s tranicama za sputanje i dizanje. Za pogon se koriste servomotori s tlanim uljem ili pak elektromotori. Servomotoli mogli biti i potopljeni: RHE Lago Delio - L

54 Poglavlje V.

Na ulaznoj gractevini za hidroelektranu Noveli Italiji, ispred fine reetke nalaze se vodilice za pomone ploaste gredne zatvarae, koji se koriste u remontu kada je razina vode ispod minimalnog radnog nivoa u akumulaciji. Fina reetka je opremljena ipkama 180 x 15 mm, na razmaku 80 m111. Ulazna graevina i111a dva glavna zatvaraa: ploasti klizni 3,55 x 4,90 111 i automatski ploasti vozni 3,55 x 4,90 111.

Situacija Uzdunipresjek

Slika 5.1.55. HE Nove, ulazna graevina, Q = 80 m'l s (zadran talijanski opis)

(zadran talijanski opis)



Hidroenergetski sustav Fed:z!tosastoji se od od tri hidroelektrane, sa zahvatom vode li jezeru S. Croce. NajstaJ"ija hidroelektrana izgraena je 1914. godine (galleria impianto 1914.), njena snaga i proizvodnja poveana je rekonstrukcijom i izgradnjom drugog tunela ( vecchia galleria l. Nove hidroelektrane "grupa A" i "grupa B" izgraene su 1972. koritenjem ve izgraenog dovodnog tunela - "vechia galleria" i novo izgraenog -"nuova galleria".

Oba clovodna tlana tunela: "vechia galleria i "nuova galleria" imaju dvostruke ulazne graevine (vidi situaciju - slika 5.1.56,). Situacij;l U/;lzne gl;ldevine

Uzdunipresjek l!,[:IX. nivo

iVor.llivo

MIli. Jlivu

Slika 5.1.57. HE Fedalto, Italija, ulazne graevine (Z>ldr,m talijanski opis) Ispred fine reetke nalaze se vodilice za pomone ploaste gredne zatvarae, koji se koriste u remontu kada je razina vode ispod minimalnoga radnog nivoa u akumulaciji. Fina reetka je opremljena ipkama 180 x 12 mm, na razmaku od 100 mm. Ulazna

graevina ima dva glavna zatvaraa: ploasti klizni 3,25 x 4,80 m i automatski ploasti vozni 3,25 x 4,80 m.


56 Poglavlje V.

1.5. ULAZNE GRAEVINE NA DERIVACUAMA SA SLOBODNIM VODNIM LICEM

Problem vodozahvata i ulaznih graevina na derivacijama s teenjem slobodnim vodnim licem u uskoj je vezi s hidraulikom rijenih korita. Promatranjem prirodnog toka rijeke i prouavanjem u laboratoriju na hidraulikim modelima malog razmjera, utvreno je da se u krivinama matica rijeke pribliava konkavnoj obali.

a - povrinske strujnice, b - strujnice uz dno.

/

A --A

L~_ . .-. ---7+"'. ~--,...:;;:=;. . ,".':":.

ill> -- . ......:~" :,--," .....

. .: ... ;1

Slika 5.1.58. Strujanje vode u krivinama, sheme

_8

Na konkavnoj obali brzine su toka vee, te kod nestabilnih obala i korita tu dolazi do odnoenja materijala. Naprotiv, na konveksnoj obali dolazi do taloenja i fonniranja sprudova. Treba teiti da se ulazne graevine postavljaju na konkavnoj obali, gdje postoji tendencija odnoenja, a ne taloenja materijala. To moe uvjetovati posebnu zatitu obala uzvodno i nizvodno od vodozahvata. U sluaju da se vodozahvati lociraju na konveksnoj obali moraju se oekivati potekoe s nanosom. Treba istai da su kod vodozahvata u otvorenom koritu neophodne zatitne mjere; mjere zatite su nune u sluaju da je rijeka bogata vuenim i suspendiranim nanosom.

Slika 5.1.59. Regulirajui vodozahvat u rijeci - ulazna graevina, shema 1. reetka, 2. pomona remontna ustava, 3. glavna pogonska ustava, 4. ispusti za vueni nanos


l. Hidrotehnike graevine za zahvat vode ulazne graeviIle

Prema poloaju vodozahvata i ulazne graevine razlikuju se: - boni vodozahvati - eoni vodozahvati - vodozahvati s crpkom

Boni zahvac eoni zahvac

'>" \ f .J.1.,-" __ J f\, I b

1. rijeka a - b, presjek LI kome se zahvaa voda 2. kanal

Rijeni vodozahvac s crpkom 1. rijeka 2. usisna cijev 3. crpna stanica 4. crpka 5. tlana cijev 6. kanal 7. bunar crpke 8. dovod

Slika 5.1.60. Shema vodozahvata

57

Vodozahvati mogu biti neregulirajui - bez ustave i regulirajui s LIstavom na ulaznoj graevini. Vodozahvat u rijeci 1noe biti bez pregrade - brane, s pregradOITI ili s naperorn. U posebnu grupu vodozahvata spadaju tzv. "tirolski reetkasti zahvati" na dnu rijenog korita, koji su pogodni na vodotocima u brdskim terenima s vuenim nanosom. GV - gornja voda DV - donja voda

Slika 5.1.61. "Tirolski" reetkasti zahvat u koritu rijeke


58 Poglavlje V.

Vodozahvat se realizira izgradnjom ulazne gradevine. Ispred ulazne graevine treba predvidjeti prag visine najmanje l - 2 m iznad dna rijeke. Ovaj prag osim ostalog slui j za zadravanje nanosa, te raznih rijekom vuenih otpadaka, a ponekad se koriste i za ispiranje nanosa (slika 5.1.59l. IzgadnjoJ11 praga ili brane stvara se uspor. Krupni vueni nanos zadrava se na ulazu Ll bazen stvoren usporom; sitnije frakcije, ovisno o dimeJ11zijama estica, "putuju" nizvodno i to dalje to su dimenzije estica manje, le tijekom vremena dolaze do brane u rijeci i ulazne graevine.

Slika 5.1.62. Vodozahvat s pregradom u rijeci l. pregrada, 2. boni vodozahvat, 3. ulazna graevina, 4. clerivacijski kanal

Slika 5.1.63. Vodozalwat s napero111u rijeci l.naper, 2. odvojak rijeke (kanal formiran naperom), 3. ulazna.graevina s ustavom,

4. clerivacijski kanal, 5. ispust u naperu s ustavom za ispiranje



Lebdei nanos putuje znatno dalje, ovisno o granulometriji materijala. Meutim, mutne struje, ovisno o koloidnom sastavu, brzini vode, duini bazena i o poprenom presjeku bazena esto puta dolaze do brane, ulaze u derivacijski kanal i dolaze do hidroelektrane. One zbog abrazijske erozije, ne malo puta, izazivaju tekoe u radu hidraulinih strojeva - turbina. Najopasnije su estice kvarca oko i iznad 0,25 mm. Vano je ne dopustiti, ako je mogue, nanosu od vrstih estica ulazak u derivaciju. U

sluaju kada je to nuno pribjegava se izgradnji talonica, ije se dimenzije odreuju prema krupnoi estica i brzini vode koja omoguuje taloenje tih estica. (vidi knjigu II., poglavlje IV.1.6.5., stl'.227 - 230, slika 4.1.107 - 4.1.110,).

Boc"ni zah vati s branom LI Jijeci - shema

~;~-;:' - " -- l>s , . 1. brana, 2. kanali za ispiranje, 3. derivacijski kanal,. 4. reetka i ustava na ulaznoj graevini,

S.ustave na brani za ispiranje, 6. prostor za vueni nanos, 7. kanali za ispiranje vuenog nanosa, 8. preljev, 9. rijeka, 10. prag na ulaznoj graevini, 11. talonica za

ljunak, 12. kanal za ispiranje eDni zahvati s branom LI Jijeci - shema

RIJEKA

~~~_.I-r~~~~~~ ~~ ~

l.derivacijski kanal, 2. ulazna graevina s reetkom, 3. odvojak rijeke, 4. brana, S. ustave za ispiranje nanosa u odvojku. 6. kanali za ispiranje

Slika 5.1.64. Zahvati vode za derivacijske kanale s branom u rijeci, sheme U praksi se esto susreu rjeenja vodozahvata u rijeci bez izgradnje brane - rijene pregrade. Ulazne graevine kod takvih zahvata mogu biti jednostavne ili sloene

hidrotehnike graevine bez ili s ustavama za regulaciju prot jecaja, ispustima za vueni nanos i talonicama za suspendirani nanos.

P. Stoji Hidrotehnike graevine

60 PoglalIVe V.

Boc"ni zahvati bez brane II njeci - shema j '~. ~~ d z l ~j= i l J

--=== 1 _ ~~ J

~';"~


U tekuoj vodi brzina padanja suspendirani h estica na dno - vertikalna brzina" c' je manja. Naime, kod turbulentnog stmjanja stvara se vertikalna komponenta brzine" ll' prema gore, koja sprjeava taloenje. Vrijeme - t koje je potrebno da estica iz gornjeg sloja doe do dna data je odnosom:

gdje je "h" dubina vode u talonici.

h t=--

e-u

Treba imati u vidu da brzina" u" raste s uzdunom brzinom" v" u talonici.

h Potrebna duina talonice bit e: Lt = V t = V --

e-u

Duinu talonice potrebno je raunati s odredenim koeficijentom sigurnosti, koji se obino kree oko 2.

Talonice s kanalima za ispiranje mogu se nalaziti u sklopu brane - rijene pregrade ili u sklopu ulazne graevine derivacijskog kanala.

Slika 5.1.66. Talonice u sklopu brane - rijene pregrade i II sklopu derivacijskog kanala, shema

1.derivacijski kanal, 2. gruba reetka, 3. kolektor za nanos, 4. donja fina reetka, 5. kanal za ispiranje, 6. talonica ispred ulaza u kanal, 7. preljev

q~;:'r ,;;m. I J h" '+ .r

lill I I S~I' I l a) b)

~--- ~ J J --a-7 ::/. . G 7 t cJ dj

Slika 5.1.67. Nekoliko tipova talonica a) talonica s veim brojem komora, b) talonica s jednom komorom, cl popreni

presjek talonice s dvije komore, d) popreni presjek iroke komore,


62 Poglavlje V.

Slika 5.1.68. HE Bua , Gruzija, talonica iza ulazne graevine l.betonska brana visine 8,0 m, 2. obilazni tunel, 3. prostor za isputanje nanosa, 4. ispust taloga, 5. derivacijski tunel s teenjem slobodnim vodnim licem, 6.

podzemna talonica, 7. ulazna graevina

Slika 5.1.69. HE S.1chellisski, Gruzija, talonica u sklopu ulazne graevine Lulazna graevina s talonicom, 2. betonski preljevni dio brane visine 12111, 3. nasula

brana, 4. derivacijski kanal, 5. tunel s teenjem slobodnim vodnim licem



Kod odreivanja osi ulazne graevine derivacijskog kanala u odnosu na maticu rijeke postoji hidraulino pravilo dato donjom slikom.

~ " , >;--

64 Poglavlje V.

Kada se za vodo zahvat koristi crpka poloaj crpnog postrojenja moe biti na obali rijeke ili je u posebnom prostoru uz obalu rijeke Na obali Jijeke

:;;


._._._- -- ," '-,

:.-__________ .11,100

Slika 5.1.74. Zahvat vode i crpna stanica" Vrbas'

1.6. SELEKTIVNI ZAHVATI ZA VODU

Specijalnu vrstu hidrotehnikih graevina uz brane predstavljaju selektivni zahvati za vodoopskrbu i vodoprivredu. To su nekada viestruki zahvati, koji su locirani po visini vodnog stupca vodei rauna o temperaturnoj stratifikaciji, o kretanju muljevitih struja i o pojavi crnog horizonta. Najnii zahvat mora biti postavljen iznad tog horizonta, koji nastaje na veim dubinama zbog anaerobnog raspadanja:. Uvjeti za hidromehamku opremu su stroi nego kod hidroenergetkih postrojenja; uglavnom. se radi o zasunima ili o regulacijskim zatvaraima manjih gabarita.

A -A

10 -lb' 9

Slika 5.1.75. Vodoopskrbno postrojenje Artemovsko, Rusija l.temelnji ispust, 2. zahvat za vodoopskrbu, 3. reetka, 4. vodilice remontnih zatvaraa,

5. preljev, 6. odvodni kanal


66 Poglavlje V.

Racionalno iskoritavanje voclnih (-ezervi tekuih voda, zbog stohastikog karaletera prot jecaja, i razlike izmeu prot jecaja i potronje, uzrokuje koncentraciju vodnih potencijala, u kojoj su vienamjenske akumulacije kljuni element vodoprivrednog sustava. One omoguuju da se prirodni prot jecaj i reim rijeka prilagodi zahtjevima koji su uvjetovani razvojem sredine.

Meutim, izgradnjom akumulacija mijenjaju se prirodni hidroloki, hiclrogeoloki i hidraulini uvjeti i to u irem podruju akumulacije, u nizvodnom toku rijeke, uzdu derivacijskih kanala i u podruju gdje se voda koristi. Kvalitet ivota sredine koja koristi vodu iz akumulacije ovisi o fizikim (temeperalurni reim i temperaturna stratifikacija, mutne struje itd), kemijskim (anaerobno raspadanje i pratei efektil i hidrobiolokim initeljima (bakterije, virusi, razni nametnici). Zdravlje ljudi moe biti ugroeno izravnom upotrebom vode za pie (unoenjem u organizam) i dodirom (higijena). italac se upuuje na knjigu istog aulor;]: Hidroenergetika, Umjetna jezera, poglavlje Ul., str 36 - 44. Odgovor na pitanja koja se nameu, inenjeri su nali u selektivnim zahvatima vode kako za vodoopskrbu tako isto i za vodoprivredu (navodnjavanje).

Slika 5.1.76. Tri selektivna zahvata za vodoopskrbu ( u tornju ), temeljni ispust i ahtni preljev (razvedena kruna preljeva)



Uzduni presjek

PogJed

Slika 5.1.77. Nasuta brana Sidi Y.?collb, Alir, kosa ulazna graevina na padini etiri vodozahvata za navodnjavanje - Q = 281113/ s i temeljni ispust Q - 110 m3j s


68

Na sljedeoj slici, koja je preuzeta iz ruske literature, prikazano je selektivno rjeenje zahvata vode s etiri ulazne graevine na dva nivoa i s etiri odvodna elina cjevovoda 0 5,33 m u dnu cilindrinog tornja visine 103,02 m. Cjevovodi su opremljeni cilindrinim

zatvaraima. Ulazne se graevine nalaze pri dnu tornja i 45,73 m iznad dna.

Poglavlje V.

Vertikalni toranj LI smanjenom mjerilu

0.'7 so 7'" ~ ..

",: ::~

~;.

212." ...... o{,D .. ,., ~z . ~;:,.f:~::~

z " 6 ,. 10 , I I

Slika 5.l.78. Ulazne graevine i selektivni zahvati vode u vertikalnom tornju l.fina reetka visine 54,86 m, 2. ploasti zatvarai, 3. cilindrini zatvarai,

4. vodovodne cijevi, 5.elektromotori za lUkovanje cilindrinim zatvaraima , 6. okretni mosni kran, 7. otvor zatvoren ploastim zatvaraem., 8. prilazni most tornju


POGLA VLJE V.

2. VODNE KOMORE

~.-.: :~'.::-. i:t--, ~.:~ .. ,.""... :-",

-----------------------------f.;f'.':-,'-' -. - '~:~, p. Stoji Hidrotehnike graevine ~:A ll",;;'}

... ",~.

2. Vodile komore

2. VODNE KOMORE

Vodne komore mogu se podijeliti u tri grupe i to: vodne komore kod dovoda vode sa slobodnim vodnim licem

- vodne komore kod dovoda vode pod tlakom - vodne komore kod odvoda vode pod tlakom.

71

U prva dva sluaja vodne komore moraju udovoljavati zahtjevima hidraulike prirode i pogona hidroelektrane. Njihove geometrijske karakteristike moraju zadovoljavati uvjete poveanja optereenja i rastereenja hidraulinog stroja - turbine. Karakteristike ulaska u pogon i poveanja optereenja u odreenim granicama mogu biti kontrolirane, jasno ukoliko je zatitnim sustavom hidroelektrane sprijeeno naglo poveanje optereenja turbine. Medutim, naglo rastereenje hidraulikog stroja esto ovisi ovisi o stanju ili "raspadu" mree energetskog sustava, te je izvan ljudske kontrole. Hidroelektrane nisu izolirani energetski objekti, one su spojene u zajedniku mreu prijenosa elektrine energije Osnovni zadatak je vodnih komora da moraju zadovoljavati promjenjivost optereenja ovisno o zahtjevima energetskog sustava, iji su sastavni dio.

2.1. VODNE KOMORE NA DERIVACIJSKIM KANALIMA ZA HIDROELEKTRANE

Derivacijski kanali za dovod vode do hidroelektrane su umjetna otvorena korita u kojima voda tee gravitacijom sa slobodnim vodnim licem (vidi knjiga II., poglavlje IY.1.4. Derivacijski kanali za hidroelektrane, str. 176 - 212.). Kao to je reeno, svaka derivacijska hidroelektrana s kanalom sloen je hidrauliki sustav. Naime prot jecaj u kanalu stalno se mijenja prema potrebama u elektroenergetskoj mrei, to naruava stacionarno stanje teenja i u kanalu se javljaju translatorru pozitivni i negativni, direktni i indirektni valovi. Pri promjenama optereenja hidroelektrane stacionarno stanje teenja prelazi unestacionarno. Kod kratkih derivacijskih kanala koliina "ode ti kanalu moe se regulirati putem 'Ista"a na ulaznoj graevini. Kod dugakih derivacijskih kanala reguliranje prot jecaja postaje veoma sloeno i praktino se ne moe efikasno provesti, ukoliko na kraju kanala ne postoji kompenzacijski bazen, koji ima ulogu vodne komore ili je za potrebe pogona hidroelektrane izgraena vodna komora.

P. Stoji

~~ r----~c. I~r~ //'" l 2 3 4 2 J f 2 .r Slika 5.2.1. Vodne komore na kraju derivacijskog kanala, shema

a) eona, b) bona, c) kosa l. derivacijski kanal, 2. vodna komora, 3. tlani cjevovodi


72 Poglavlje V.

Slika 5.2.2. Vodne komore na obodu derivacijskog kanala, shema

Slika 5.2.3. Vodna komora i ulazna graevina tlanog cjevovoda l. derivacijski kamll, 2. vodna komora, 3. vodilice remontnog zatvaraa, 4. ulazni dio,

S.ozrana cijev, 6. sigurnosni ploasti zatvara, 7. tlani turbinski cjevovod, 8. reetka

11

Slika 5.2.4. Vodna komora s preljevom i ulazna graevina tlanih cjevovoda l.preklopna ustava preljeva za naplavine, 2. pomona ustava, 3. fina reetka,

4. vodilice sigurnosnih zatvaraa, 5. ozrana cijev, 6. tlani turbinski cjevovod, 7. drenaa, 8. ispust za nanos, 9. komora preljeva, 10. koljeno, ll. brzotok


.)

2. Vodne komore 73

Povrina vodnog lica vodne komore, rezervoara ili kompenzacijskog bazena nije ograniena, kao kod vodnih komara na tlanim dovodima, pa se uz manju denivelaciju osigurava potreban obujam vode. Osim toga, i dovodni organi mogu dijelom preuzeti nestacionarno stanje, uvjetovano manevrima u hidroelektrani. U lom sluaju lIdovodnim kanalima javljaju se pozitivni i negativni translatorni valovi.

2.2. VODNE KOMORE KOD DOVODA VODE POD TLAKOM

L.. .. ____ . _. __ ._=-

f"~ ~~~~~~~~~~~~~~ 412.82~~. :;! ..... 12.05

~, ~ l

.... 403.69

5.2.5. HE Senj- vodna komora ]sad postrojen~ s derivacijorIlpod tlakom, n-'Lkraju derivaci~ a pr~prijelaza na tlani cjevovod potrebno je postaviti posebnu hidrotehniku graevinu - vodnu komoru. Kod promjene optereenja u hidroelektrani, kod otvaranja ili zatvaranja prot jecaja (kao to je istaknuto u knjizi II., poglavlje IV.3.7. elini cjevovodi, str 433. - 451) nastaje pad ili

at poveanje tlaka. Pri duini cjevovoda L ~ T, ako je vrijeme zatvaranja T,

74 Poglavlje V.

U tom cilju na kraju dovodnog tunela, na mjestu spoja tunela s tlanim cjevovodom postavlja se specijalna hidrotehnika graevina sa slobodnom razinom vode. Val poveanja tlaka u tlanom cjevovodu, koji nastaje zbog vodnog udara, odbija se od slobodne povrine vode u vodnoj komori i zaustavlja njegovo rasprostiranje II tunelu. U cjevovodu prestaje kretanje vode, ali zbog inercije ono e se u tunelu nastaviti. To izaziva podizanje nivoa vode u vodnoj komori. Porast nivoa vode u vodnoj komori bit e sve dotle dok kretanje vode u tunelu ne prestane, odnosno dok njena kinetika energija ne prijee u potencijalnu. Poslije toga nivo vode u vodnoj komori e se sniavati, a voda u tunelu poinje tei u obratnom smjeru, od vodne komore prema ulaznoj graevini. Najvea amplituda se javlja u prvoj oscilaciji. Oscilacije vode u vodnoj komori postupno slabe zbog gUbitka energije uslijed trenja u tunelu i razina vode se zaustavlja na

hidrostatikom nivou sustava. Jasno, ukoliko u meuvremenu ne doe do nove pobude u pogonu hidroelektrane.

Maksimalni porast razine vode u vodnoj komori mora se proraunati za maksimalni statiki nivo vode u akumulaciji ili kompenzacijskom bazenu. Kod naglog poveanja optereenja nastupa suprotna pojava. Koliina vode potrebna turbini poveava se, razina u vodnoj komori poinje se sputati, te se brzina kretanja vode u tunelu poveava. Najvee sputanje nivoa vode u vodnoj komori je u vrijeme prvog perioda oscilacija. Na osnovi amplitude prve oscilacije odreuje se poloaj tjemena na kraju tunela i tjemena tlanog cjevovoda. Ne smije se dopustiti usisavanje zraka. Vodni udar, koji se javlja kao posljedica naglog otvaranja - negativni vodni udar, nije

kritian za tlani cjevovod, ukoliko je pijezometarska linija iznad tjemena tlanog cjevovoda; on je uvijek manji od hidrostatikog tlaka.

Ispad iz pogona kod maksimalnog i poveanje optereenja kod minimalnog nivoa

I. - akumulacija II. - dovodni tumnel III. - vodna komora IV. - tlani cjevovod

u akumulaciji z m tm

~ M.x. G9.c...7~f~q~=-~-;;;;;;;X"= ": Min.Gy: ' __ L_~_//_~_-'/:, ___ :'_:: .f--il''-:::::--j-;--t

- ;iZl . ;~-~~~Z~T;-~.l'f=f~=f~-

Slika 5.2.6 Cilindrina vodna komora, shema 1. pijezometarske linije u pogonu kod punog optereenja turbine, 2. statiki nivoi koe! max. G.v. i min. G.V., 3. linija tlaka u tunelu kod ispada iz pogona, 4. pijezametarska

linija kod manjeg optereenja turbine, 5. najnie dopUteni nivoi vode u vodnoj komori, 6. radni - hidraulini nivoi u vodnoj komori. 7. krivulja oscilacija nivoa vode u

vodnoj komori - ispad iz pogona kod max. GV. 8. krivulja oscilacija nivoa vode u vodnoj komori - poveanje optereenja na puni pogon kod min. G.V.


2. Vodne komore

Ul:iz:lk 11 pogon kod muksiJ]wJnog nivoa II akllmuJaciji

! r-----

Slika 5.2.7.Vodna komora, shema

75

l

l.akumulacija, 2. clovodni tunel, 3. vodna komora s priguenjem, 4. tlani cjevovod, 5. strojarnica, 6. varijantno lieenje

Q,- prot jecaj II tunelu A"k - povrina vodne komore A,- povrina poprenog presjeka tunela Q" - prot jecaj u tlanol11 cjevovodu V; - brzina vode u tunelu A,. - povrina poprenog presjeka cjevovoda Maksimalno sputanje nivoa vode u vodnoj komori mora se proraunati kod minimalnog nivoa vode u akumulaciji ili kompenzacijskom bazenu i otvaranja turbine s 0% na 100%. Kao to je reeno, najvea negativna amplituda se javlja u prvoj oscilaciji. Oscilacije traju sve dok se ne uspostavi novo stacionarno stanje na horizontu radnog - hidrodinamikog

(hidraulinog) nivoa.

Zadatak dimenzioniranja vodne komore jeste tenja da se postigne stabilnost oscilacija uslijed promjene optereenja agregata, koje je uvjetovano karakteristikama hidraulinog stroja i zahtjevima elektroenergetske mree. Vrijeme i zakoni otvaranja i zatvaranja ovise o karakteristikama turbine. S obzirom na zahtjeve mree, koji su u tijeku vremena pro-mjenjivi, este su i promjene optereenja, te se u komori stalno javlja sloeni vid nestacionarnog kretanj~ _ __

Treba napomenuti ela se sa svakom promjenom optereenja mijenja i prot jecaj vode u tunelu to je uzrok nestacionarnog kretanja. Hidrotehniki inenjeri kod projektiranja dovodnih tunela pod tlakom susreu se problemom izbora koeficijenta hrapavosti obloge tunela koja posredno utjee na nivo vode u vodnoj komori, kod ulaska u pogon i ispada iz pogona turbine.

Veliinu potrebnog presjeka okna vodne komore prvi je odredio Thoma D. 1910. uz uvjet da se jo javljaju trajne oscilacije kod kojih se amplitude niti ne smanjuju, niti poveavaju, tj. da je vodna komora stabilna. Matematika rjeenja ili postupna grafika integracija diferencijalni jednadbi sloenog kretanja u hidraulinom sustavu, te prorauni

hicIraulike i pogonske stabilnosti vodnih komora nisu predmet ove knjige. italac se upuuje na literaturu.


76 Poglavlje V.

Indirektan utjecaj hrapavosti betonske obloge tunela na oscilacije u vodnoj komori Uloe se prikazati na slijedei pojednostavljeni nain:

~!"E~.f!j'--------->----~-;-- __ ..g~ -llz --'-

..-____ 1.,

Q v,

Slika 5.2.8. Vodna komora,

Documents

Hidrotehnicke Gradjevine III - Petar Stojic