hidraulica

 

Tematica

Partea I

Dimensionarea unei aductiuni de apa industriala

cu adancime limitata

2. Calculul puturilor

3. Calculul curbei de remmu cand se cunoaste adancimea

apei dintr-o sectiune data

4. Saltul hidraulic

5.Barajul Bicaz - Izvorul Muntelui

1. Dimensionarea unei aductiuni de apa industriala

cu adancime limitata

Pentru transportul unui debit de apa industriala Qi se poate prevede executia unei aductiuni de forma trapezoidala (fig 1) protejata cu dale din beton (coeficientul de rugozitate n = 0,015).

Din cauza nivelului apelor freatice adancimea normala a canalului h nu trebuie sa depaseasca o inaltime de 1,2 metri.

Panta fundului canalului este i=0,001m.

Sa se determine dimensionarea canalului daca inclinarea taluzurilor se considera m=ctg

Viteza economica este cuprinsa intre 1,5 si 2m/s.

Rezolvare :

Se analizeaza mai intai daca in conditiile datelor de proiectare se poate adopta o sectiune optima din punct de vedere hidraulic :

- aria sectiunii vii : A=(2-m)ho² (m²)

- viteza medie : Veconom=> (1.5.2) (m/s)

→ Forma hidraulica optima nu corespunde datelor problemei deoarece se ajunge la o viteza mult mai mare in canal comparative cu vitezele economice.

In aceasta situatie ,pastrand h =1.2 m trebuie sa se mareasca latimea b de la baza aductiunii.

→ In expresia modulului de debit k=CA singura necunoscuta este b

Se calculeaza modulul de debit efectiv :

ko= (m³/s)

Deoarece din expresia initiala a modulului de debit nu poate fi explicat b se adopta metoda grafo-analitica :

Se dau cateva valori lui b .

Se calculeaza modulul de debit .

Se traseaza graficul k in functie de b din care cu valoarea lui ko se obtine latimea lui b .

Calculul se face tabelar :

Verificare :

Se verifica viteza medie in canal :

V = = (1.5 - 2 m/s)

Qi 4.975 m³/s

Qi = V econom min *A = 15*A→ Qi = 4.975 m³/s

A = (2-m)ho² = 2.6329 m²

Veconom = = 1.8916 m³/s

ho =

Rezolvare :

1) b = 0

A1 = (b1+mho)ho

A1 = (0+1*1.2)1.2 = 1.2*1.2 = 1.44 m² A1 ≈ 1.5 m²

P1 = b1+2ho = 3.39 m P1 ≈ 3.4 m

R1 = = 0.44 m  R1 ≈ 0.5m

C1 = R1 = = 59.39 m/s

k1 = C1A1 59.4*1.5 k1 ≈ 63.0032142m³/s

2) b=0.5

A2 = (0.5+1*1.2)1.2 = 1.7*1.2 = 2.04 m² A2 ≈ 2 m²

P2 = 0.5+2*1.2 = 0.5+2.4 = 3.39 m P2 ≈ 3.4m

R2 = = 0.51 m R2 ≈ 0.5m C2 = = 59.39 m/s

k2 59.4*2 k2 ≈ 84.0042856 m³/s

3) b = 1

A3 = (1+1*1.2)1.2 = 2.2*1.2 = 2.64 m² A3 ≈ 2.7 m²

P3 = 1+2*1.2 = 2.4 = 4.4 m P3 ≈ 4.4 m

R3 = = 0.613 m R3 ≈ 0.6 m

C3 = = 61.23 m/s

k3 = 61.23*2.64 k3 = 127.9943536 m³/s

4) b = 1.5

A4 = (1.5+1*1.2)1.2 = 3.21 m² A4 ≈ 3.3 m²

P4 = 1.5+2*1.2= 4.89 m P4 ≈ 4.9 m

R4 = = 0.67 m R4 ≈ 0.7 m

C4 = * = 62.82 m/s

k4 = 62.8*2.7  k4 = 173.3894239 m³/s

5) b = 2

A5 = (2+1*1.2)1.2 = 3.84 m² A5 ≈ 3.9 m²

P5 = 2+2*1.2 = 5.4 m P5 ≈ 5.4 m

R5 = = 0.72 m R5 ≈ 0.7 m

C5 = * = 62.82 m/s

k5 = 62.82*3.9  k5 = 204.9147737 m³/s

6) b = 2.5

A6 = (2.5+1*1.2)1.2 = 4.44 m² A6 ≈ 4.5 m²

P6 = 2.5+2*1.2= 5.9 m P6 ≈ 5.9 m

R6 = = 0.76 m R6 ≈ 0.8 m

C6 = * = 64.2328 m/s

k6 = 64.23*4.5 k6 = 258.4000155 m³/s

7) b = 3

A7 = (3+1*1.2)1.2 = 5.04 m² A7 ≈ 5 m²

P7 = 3+2*1.2= 6.4 m P7 ≈ 6.4 m

R7 = = 0.78 m R7 ≈ 0.8 m

C7 = *= 64.2328 m/s

k7 = 64.2328*5 k7 = 287.1111283 m³/s

8) b = 3.5

A8 = (3.5+1*1.2)1.2 = 5.64 m²  A8 ≈ 5.7m²

P8 = 3.5+2*1.2= 6.9 m P8 ≈ 6.9 m

R8 = = 0.82 m R8 ≈ 0.8 m

C8 = * = 64.2328 m/s

k8 = 64.23*5.7  k8 = 327.3066863 m³/s

9) b = 4

A9 = (4+1*1.2)1.2 = 6.24 m² A9 ≈ 6.3 m²

P9 = 4+2*1.2= 7.4 m P9 ≈ 7.4 m

R9 = = 0.854 m R9 ≈ 0.9 m

C9 = * = 65.50 m/s

k9 = 65.50*6.3  k9 = 391.4741629 m³/s

10)b=4.5

A10 = (4.5+1*1.2)1.2 = 6.84 m² A10 ≈ 6.9 m²

P9 = 4.5+2*1.2= 7.9 m P10 ≈ 7.9 m

R10 = = 0.87 m R10 ≈ 0.9 m

C10 = * = 65.50 m/s

k10 = 65.50*6.9  k10 = 428.7574166 m³/s

Calculul puturilor

Definitie:

Puturile sunt constructii verticale, tubulare, cu o parte a suprafetei permeabila .

Clasificare:

a) dupa modul lor de constructie:

- puturi perfecte - care ajung pana la patul acvifererului si capteaza apa pe toata grosimea stratului;

- puturi imperfecte - care nu ajung la patul impermeabil, situat la adancimi relative mari.

b) dupa conditiile la limita ale acviferului:

- puturi in bazin;

- puturi in current;

- puturi alimentate dintr-un rau;

- puturi alimentate pe contur;

- grupuri de puturi.

1.Putul perfect in acvifer sub presiune, alimentat pe contur circular

Pentru calitatea conditiilor la limita, se presupune ca alimentarea se produce printr-o suprafata cilindrica de raza "R" dintr-un bazin care inconjoara zona putului (fig. 1).

Fig

Miscarea se produce in stratul de grosime constanta "a" si are caracter de miscare plana. Aspectul ei in plan este prezentat in fig. 1b. Se observa ca este vorba de o sursa plana negative, cu debitul :

Q=q*a.

Ecuatia diferentiala a miscarii permanente (cu Q=const.) se obtine scriind debitul prin suprafata cilindrica de raza "r" si inaltime "a" :

Debitul va fi :

Q = (2 ra)|ν|  (1)

(2)

(3)

Notand raza cu r₀ si punand conditia la limita :

A = ho }

r = ro } → c = ho - ln ro

Ecuatia liniei piezometrice :

(4)

H = H₀ → r = R

2.Putul perfect in acvifer cu suprafata libera, alimentat pe contur circular

Acest put prezentat schematic in fig. 2, se deosebeste de cazul precedent numai prin faptul ca miscarea se produce cu suprafata libera, cu inaltime variabila "h", functie de "r". In consecinta , ecuatia diferentiala:

Q = (2 *r*a)*|v| = 2 *r*a*k* (5)

a = constant → h variabil

Q=(2 *r*h)*|v|=2 *r*h*k* (6)

Urmand acelasi proces ca la putul anterior, se obtine ecuatia liniei piezometrice:

(7)

Cu a doua conditie la limita (h=H₀ pentru r=R) se obtine formula debitului (formula Dupuit):

(8)

Ca si la puturile cu suprafata libera si la puturile in acvifer cu suprafata libera apare o zona de izvorare de inaltime ∆h_i (fig. 2)

Formulele (7) si (8) sunt deduse din ipoteza Dupuit , in care se presupune ca suprafata libera se racordeaza la nivelul in put .

Si in acest caz, prezenta zonei de izvorare nu afecteaza corectitudinea formulei debitului (8), in schimb afecteaza pozitia suprafetei libere data de ecuatia (7) si care trebuie corectata cu ∆h_{i .}

(9)

Dupa Schneebeli, inaltimea de izvorare la puturi se poate calcula cu abaca din fig. 3.

Inaltime de izvorare

Pentru calculul razei de influenta R se folosesc formulele:

- formula lui Sichardt: [m] (10)

- formula lui Kusakin: [m] (11)

unde k - coefficient de filtratie  [m/s].

Formulele sunt stabilite pe baza pomparilor de durata limitata.

H - ho = s

APLICATIE

Un put perfect (fig. 2) capteaza apa dintr-un acvifer cu nivel liber de grosime H₀ = 24 m si cu coeficientul de filtratie k =1,2*10^-3 m/s

Putul are diametrul d=0,25 m.

Se cere:

1) Sa se determine debitul care trebuie pompat - la o pompare de durata limitata pentru a realize in put o denivelare s=1,2 m.

2) Sa se determine diametrul putului astfel ca viteza de intrare in put sa nu depaseasca viteza admisibila v_a.

Observatie : vitezele admisibile se determina

SICHARDT → νa = (m/s)

ABRAMOV → νa = 65 (m/zi)

Rezolvare :

R = 3000(H-ho) = 3000s

R = 0.0346 * 3000 * s = 124.7076 m

Q = = = = 30.65 *10

v = = 0.0023 m/s

v = 65 * 86 * 400 = *86*400 = 0.0036

Q A*vo

A = πdho = 3.14*0.25*24=18.84

d = =0.1767718.84*0.00230.043332

v

A=18.84

Q0.043332 0.030640.043332

d = .017677

Calculul curbei de remuu

Fie un canal de forma trapezoidala ; Se dau urmatoarele date :

Q = 40 m³/s

i = 1%

n = 0.014

b = 4 m

m = 2

ho = 1.955 m

hcr = 1.69 m

Adancimea cunoscuta de h = 25 m la capatul aval

Din datele de proiectare rezulta ca avem un canal lent cu cota de comanda h>ho →(Qi) deci curba de remuu va fit e tip a1 .

Fiind un canal prismatic cu panta pozitiva se folosesc relatiile :

(1)

J = (2)

J = (3)

Unde prin indicele 1 s-a notat sectiunea din amonte iar prin indicele 2 sectiunea din aval care este sectiune de comanda cu h = 25 m.

Miscarea fiind lenta ,calculele se fac dinspre aval spre amonte .

Ecuatia 1 este dificil de rezolvat in raport cu h , ea devine :

(s (1')

J =

Se adopta un procedeu de calcul simplificat .

Se dau valori pentru h , si se calculeaza direct din ecuatia (1') distanta la care se realizeaza cota h1 si se repeat acest calcul pe sectiuni luand valori intermediare pana cand se obtine o buna reprezentare a curbei suprafetei libere .

Pentru exponentul hidraulic x de folosesc forme luate din indreptarul hidraulic idelcic , cea mai utilizata relatie fiind :

Unde :

Y=(exponentul Maning)

Marimile care intra in relatia lui Bahmetev ca si valori intermediare se calculeaza tabelar.

Cu ajutorul relatiei lui Bahmetev calculam in continuare distantele dintre sectiunile in care se realizeaza adancimile date. Pentru a elimina erorile se aplica aceste luand de fiecare data ca adancime aval adancimea cunoscuta (h=25 m ) . Iar ca adancime amonte se iau pe rand celelalte adancimi (h

In acelasi scop se pune realatia sub forma :

Iar cu detaliile din tebel rezulta valorile h 1:

Pt h = 2,3 → L

2,1 → 601

2,0 → 963

1,98 → 1168

1,97 → 1280

Care se vor reprezenta grafic pe hartie milimetrica ,obtinandu-se curba de remuu :

u=

b=4

i=0.001

n=0.014

j=1,12*

k=

A=2h(2+h)

P=4+4,48h

R=

C=71.42 * R

B=4(1+h)

Rezolvare :

5,185185186-0,919407894=4,265777292

5.116279071-0.898839485=4.217439586

5.040650404-0.875522076=4.165128328

5.000000001-0.862654321=4.13734568

4.991624792-0.859973272=4.13165152

4.987405543-0.8586187=4.128786843

Saltul hidraulic

Intr-un canal de forma dreptunghiulara orizontal sau cu panta foarte mica se creeaza conditiile realizarii unui salt hidraulic ,pentru apicarea teoremei impulsului sa se stabileasca functia saltului si relatia dintre adancimile conjugate h1 si h2 .(fig 1 a)

Rezolvare :

In cazul miscarii permanente teorema impulsului conduce la relatia de echilibru intre fortele de impuls , presiunea , greutatea fluidului , si reactiunea conturului solid :

  (1)

In proiectie de directie orizontala cu = 0 ecuatia 1 devine :

F+I= F+ I 

La o sectiune dreptunghiulara de inaltime h si latime b , forta de presiune F are modelul :

; F= (3)

Forta de impuls are modulul :

  (4)

Inlocuind in relatia (2) :

(5)

S() = S() -functia de salt pe o sectiune dreptunghiulara

S(h) = (6)

Reprezentarea grafica este redata in figura 1 b.

Notam debitul specific ca fiind debitul total raportat la latimea canalului iar pentru obtinerea relatiilor dintre adancimile conjugate h1 si h2 in ecuatia saltului (5) se introduce q si se considera

Relatia (5) devine :

> 0

Aplicatie :

Care este debitul pentru o sarcina H=0.25 m?

Intr-un canal de forma dreptunghiulara cu latimea b=1,5 m se monteaza un deversor dreptunghiular cu muchie vie fara contractie laterala ( latimea canalului este egala cu latimea deversorului avand inaltimea pragului p=1.3 m)

Sa se traseze graficul Q(H) cheia deversorului folosind pentru coeficientul de debit formulele :

BAZIN :

S.I.A.S :

0,025 ≤ H ≤ 0,8

H ≤ P

P ≥ 0.3 m

In practica se obisnuieste sa se lucreze cu = 90 ° si s-a determinat experimental

Se obtine formula lui Thompson :

Q= 1,42 H

Foarte des se foloseste formula lui Gourley :

Q= 1.32 tgα/2*

Thompson :

Gourley :

Q =

BARAJELE

Barajele sunt constructii hidrotehnice, situate transversal cursului de apa, care au rolul de a ridica si controla nivelul apei in bieful amonte sau de a realiza acumularea unui anumit volum de apa in acest bief.

Clasificarea si rolul functional al barajelor

Barajele se pot clasifica din mai multe puncte de vedere:

a) dupa scopul urmarit exista

- baraje de acumulare, de mare inaltime, care creeaza lacuri de acumulare de mare capacitate cu scopul de a realiza regularizarea debitelor, atenuarea viiturilor, satisfacerea nevoilor de apa ale consumatorilor industriali si a agricoli (Bicaz, Vidraru-Arges, Mariselu-Somes, Vidra-Lotru, etc.);

- baraje de retentie (de derivatie), de mica inaltime, care realizeaza ridicarea nivelului apei in masura necesara pentru ca apa sa poata fi derivata pe o aductiune (Oiesti, Vaduri, Piatra Neamt, etc.). Volumele de apa acumulate in lacurile create de aceste baraje sunt mici si nu permit regularizari de durata

b) dupa structura barajului exista:

- baraje fixe si

- baraje mobile.

c) dupa materialul din care sunt executate exista :

- baraje din lemn, de inaltime redusa, folosite in general in silvicultura si pentru plutarit;

- baraje din pamant;

- baraje din anrocamente si din zidarie uscata (piatra fara lianti );

- baraje din zidarie de piatra ( cu lianti);

- baraje din beton sau beton armat;

- baraje metalice fixe sau mobile ( stavilare).

d)dupa modul in care barajele preiau diversele solicitari si le transmit terenului de fundatie exista

- baraje de greutate;

- baraje arcuite;

- baraje evidate si cu contraforti;

- baraje descompuse (pile si placi, pile si cupole, arce multiple etc.).

e) dupa modul de descarcare a apelor mari, din bieful amonte in cel aval, exista

- baraje deversoare (barajele din beton, de diferite tipuri) la care evacuarea apelor mari se face peste corpul barajului;

- baraje nedeversoare (in general barajele din materiale locale) la care evacuarea apelor mari se face prin constructii speciale ce ocolesc corpul barajului.

Indiferent de tipul barajului acesta trebuie sa raspunda in conditii optime unor necesitati functionale si anume:

- sa realizeze cu minimum de cheltuieli conditiile de nivel si volum de apa dorite de beneficiar;

- sa permita transmiterea din amonte in aval, in conditii de siguranta, a debitelor maxime din perioadele de ape mari; aceasta se realizeaza cu ajutorul unor constructii special prevazute in acest scop si denumite descarcatori de ape mari sau deversoare

- sa preia si sa transmita terenului de fundatie sarcinile permanente si accidentale, in conditii de siguranta a stabilitatii constructiei;

- sa asigure golirea, intr-un timp relativ scurt, a lacului de acumulare pentru necesitati de revizie sau reparatii;

- sa asigure stabilitatea constructiei in cele mai defavorabile ipoteze de functionare;

- sa asigure impermeabilizarea cat mai buna a terenului de fundatie si a chiuvetei lacului, pentru a nu se produce pierderi de apa din lac;

- sa asigure functionarea normala, in orice moment, a tuturor echipamentelor hidromecanice cu care este dotat barajul.

Realizarea acestor conditii functionale se are in vedere la alegerea solutiilor constructive ale barajului si in primul rand la alegerea amplasamentului acestuia.

Fortele care actioneaza asupra barajelor

In dimensionarea barajelor de diferite tipuri se tine seama de un numar mai mare sau mai mic de forte. Acestea se pot clasifica:

a) dupa natura lor, in:

- forte masice, care sunt direct proportionale cu masa si se datoreaza unor campuri exterioare de forte (greutatea proprie, fortele seismice);

- forte hidrostatice, datorate impingerii apei din bieful amonte si din bieful aval asupra constructiei;

- forte de subpresiune, date de presiunea apei ce se infiltreaza pe sub talpa de fundatie a barajului;

- forte hidrodinamice, care sunt date de apele ce sunt deversate peste baraj, indeosebi in perioadele de ape mari;

- forte datorate variatiilor de temperatura;

- forte date de impingerea ghetii in regim static sau in regim dinamic;

- forte date de impingerea aluviunilor depuse la piciorul amonte al barajului;

- forte datorate vantului;

- forte speciale, care se refera la incarcarile date de diferite echipamente, de mijloacele de transport care trec peste corpul barajului, de ridicarea nivelului apei peste cotele normale;

- forte datorate valurilor;

b) dupa durata fortelor, in:

- forte cu caracter permanent (fortele de greutate proprie, forte hidrostatice, suprapresiune, etc.);

- forte cu caracter nepermanent (fortele seismice, datorate ghetii, valurilor, vantului, etc.).

Baraje de greutate

Barajele de greutate sunt constructii masive din beton armat care transmit terenului de fundatie sarcinile preluate din diversele incarcari cu ajutorul greutatii proprii. Stabilitatea acestor baraje la rasturnare si alunecare se asigura prin masa lor si prin fortele de frecare care iau nastere intre baraj si terenul de fundatie, forte care sunt direct proportionale cu greutatea barajului.

Barajele de greutate se executa de multe sute de ani, fiind primele constructii folosite la crearea unor acumulari pentru alimentarile cu apa. Inca in perioada imperiului roman in Spania s-au construit barajele Proserpina (H=12 m) si Cornalvo (H= 19,5 m), care exista inca si astazi. Folosind la inceput zidaria de piatra, s-a trecut treptat la zidaria din beton, ceea ce permitea realizarea unor profiluri mai economice. Cele mai vechi baraje de greutate propriu-zise s-au construit tot in Spania: Almonacid (1220), Almansa (1395), Alicante (1579). In tara noastra s-au realizat doua asemenea baraje inca din 1909, pe raurile Risca Mica (H= 21 m) si pe raul Sadu-Sibiu (H= 13 m).

In prezent din totalul de peste 7500 de baraje existente in lume peste un sfert sunt baraje de greutate. Desi la un volum maxim de beton prezinta minim de siguranta, barajele de greutate au atins in ultimul timp inaltimi considerabile, in special datorita experientei obtinute in constructia acestora. Cel mai inalt baraj de greutate din lume este in prezent barajul Grande-Dixance din Elvetia, de 283 m, realizat in 1962.

Rosturile barajelor

Rostul reprezinta suprafata de contact intre doua blocuri de beton, sau intre beton si roca. La un baraj din beton exista trei tipuri diferite de rosturi:

a) rosturi de fundatie;

b) rosturi de lucru;

c) rosturi de dilatatie.

a. Rostul de fundatie reprezinta suprafata de contact a barajului de beton cu roca de fundatie sanatoasa (dupa ce s-a excavat stratul de roca alterata). Aceasta suprafata se trateaza astfel incat sa favorizeze un contact cat mai intim intre beton si roca si sa realizeze o stabilitate la alunecare cat mai buna.

In acest scop, pentru a inlatura stratul de oxizi ce se formeaza la suprafata rocii datorita contractului cu aerul si agentii atmosferici, aceasta se spala cu jeturi puternice de apa sub presiune, se curata pe portiuni si se usuca cu jeturi de aer.

Pentru a favoriza stabilitatea la alunecare se pot crea la piciorul amonte, la cel aval sau pe toata talpa de fundatie, adancituri sub forma de pinteni si redane,sau se inclina suprafata spre amonte (figura 3.8. si 3.11.b). In sectiune longitudinala fundatia se poate executa in trepte, dar si ca o suprafata continua, pentru avantajele de ordin static si eliminarea concentrarii de eforturi (figura 3.8. si 3.11.a).

Daca terenul de fundatie prezinta fisuri importante, in scopul consolidarii se realizeaza injectii cu lapte de ciment pe o adancime de 5 - 10 m, la presiuni de 2 - 4 at. Pentru impermeabilizarea terenului de fundatie se realizeaza perdele sau voaluri de etansare. Acestea se executa prin foraje de mare adancime, dintr-o galerie speciala de injectii situata la piciorul amonte al barajului (figura 3.11.c). Dupa forare se injecteaza lapte de ciment cu pompe speciale cu presiuni pana la 100 at.

b. Rostul de lucru reprezinta suprafata de separatie dintre doua lamele de beton turnate in corpul barajului la un anumit interval de timp. Turnarea betonului in corpul barajului nu se poate face in mod continuu deoarece tehnologic instalatiile de preparare a betonului si de transport a

acestuia pana la locul de turnare au o capacitate limitata, iar pe de alta parte este necesar sa existe un anumit interval de timp in care caldura din procesul de hidratare sa poata fi degajata in exterior.

Din aceste motive turnarea betonului se face in etape succesive pe blocuri (ploturi) si lamele. Grosimea unei lamele este de cca 2-3 m (figura 3.12). In intervalul de timp care trece de la realizarea lamelei precedente, pana la turnarea celei urmatoare, betonul se intareste si in contact cu agentii atmosferici formeaza o suprafata acoperita cu oxizi care nu favorizeaza contactul intim intre cele doua straturi succesive de beton.

Fig.3.12. Realizarea barajului in etape succesive

In consecinta inainte de turnarea unei noi lamele rostul de lucru se freaca bine cu perii aspre de sarma, eventual se buceardeaza (se sparge crusta de la suprafata, creandu-se o suprafata neregulata), se spala cu jet de apa sub presiune si se usuca cu jet de aer comprimat.

c) Rosturile de dilatatie (transversale), care segmenteaza barajul pe toata inaltimea sa, sunt suprafete special prevazute in corpul barajului, cu scopul de a permite variatiile de volum ale blocurilor de beton adiacente si deformatii inegale ale fundatiei. Aceste rosturi trebuie sa fie impermeabile, sa realizeze o monolitizare a constructiei, dar in acelasi timp sa permita deplasarile relative ale ploturilor dupa toate cele 3 directii. De aceea, functie de tipul rosturilor, marimea si directia deformatiilor posibile, se prevad diverse sisteme de etansare a rosturilor de dilatatie, asa cum se vede din figura 3.13. In general la un asemenea rost, din amonte spre aval, se prevede: o pana de beton de diferite forme, o tola metalica sau banda cauciucata pentru etansare, un put de vizitare si zona curenta a rostului. In spatiul dintre pana amonte si putul de vizitare, rostul se umple cu un material izolant: mastic bituminos sau asfaltic, carton bitumat, panza de iuta bitumata, panouri de pluta sau azbest. De la putul de vizitare spre aval se recomanda ca rostul sa fie lasat liber, pentru a permite circulatia apelor de infiltratie spre aval. Etansarea propriu-zisa a rostului o realizeaza tola plasata la 1 - 1,5 m de paramentul amonte. Ea poate fi metalica (cupru, otel inoxidabil, fier zincat), din cauciuc sintetic sau din PVC.

Galeriile barajelor

Barajele din beton nu sunt masive, ele fiind strabatute pe verticala, orizontala si in sens transversal de un numar mare de galerii. Acestea sunt de mai multe tipuri: de injectii, de drenaj, de vizitare.

Galeriile de injectii sunt galerii situate pe talpa de fundatie, din care cu ajutorul unor instalatii si echipamente speciale se executa voalurile si perdelele de injectii pentru impermeabilizarea terenului de fundatie (figura 3.11.c).

Pentru a evita actiunea daunatoare a apelor de infiltratie, asupra betonului, in apropierea paramentului amonte de prevad retele de tuburi care sa dreneze debitul de apa infiltrat. Aceste tuburi conduc apele drenate in galerii orizontale de drenaj sau spre puturile de vizitare a rosturilor de dilatatie.

Din acestea apele drenate sunt evacuate spre aval prin alte galerii transversale.

Galeriile si puturile de vizitare se folosesc pentru supravegherea retelelor de drenaj si evacuare a apelor de infiltratie, supravegherea si intretinerea dispozitivelor de etansare a rosturilor, supravegherea comportarii betoanelor si a gradului lor de fisurare, instalarea aparatelor de masura pentru supravegherea comportarii barajelor.

Aceste galerii se prevad in special in zona amonte a barajului, la 5 - 6 m de parament si la distante de 20-30 m pe verticala, dar si in corpul barajului cand este cazul (figura 3.14.a). Ele pot avea forme diferite (figura 3.14.b), iar dimensiunile minime sunt de 1,20 x 2,0 m si pot creste pana la 2,00 x 3,00 m.

Lacul si barajul Bicaz

Lacul de acumulare 'Izvorul Muntelui', cunoscut si sub numele de 'lacul Bicaz', este cel mai mare lac artificial (antropic) amenajat pe raurile interioare din Romania. Situat pe cursul superior al raului Bistrita, lacul s-a format ca urmare a construirii barajului hidroenergetic cu acelasi nume. Din el se alimenteaza centrala hidroelectrica Bicaz-Stejaru, echipata cu sase generatoare.

Amenajarea hidroenergetica 'Izvorul Muntelui' - Stejarul:

• anul punerii in functiune: 1960
• inaltimea barajului: 127 m
• cota la coronament: 520 m
• lungimea la coronament: 435 m
• lungimea la baza: 127 m
• latimea maxima la baza: 119 m
• volumul de beton: 1.652.000 mc
• cota de retinere normala: 509 m
• lungimea medie a lacului de acumulare: 35 km
• latimea lacului de acumulare: 200 - 2000 m (zona Hangu)
• suprafata lacului de acumulare (la nivelul normal de retentie): 3.260 ha
• cota amonte - 508 m
• cota aval - 364.50 m
• volumul maxim de apa: 1250 milioane mc
• volumul total: 1230 milioane mc
• volumul util: 930 milioane mc
• volumul de protectie impotriva viiturilor: 100 milioane mc
• volumul de apa sub nivelul de exploatare: 200 milioane mc
• adancimea medie a lacului de acumulare: 18 m
• adancimea maxima la baraj: 97 m
• debit mediu: 42 mc/s
• debit instalat: 178 mc/s
• lungimea tunelului de aductiune: 4.655 m
• diametrul tunelului: 7 m
• cadere bruta: 148,5 m
• cadere neta: 140 m
• putere instalata: 210 MW (6 turbine)
• energia produsa mediu pe an: 434,5 GWh

Priza de apa (cu 4 deschideri) pentru tunelul de aductiune se afla la 1,5 km departare de baraj, galeria de aductiune strabatand muntele Botosanu asigurand transportul apei spre centrala electrica 'V.I. Lenin' de la Stejaru, astazi C.H.E. 'Dimitrie Leonida' (situata la cca. 15 km pe firul natural al raului Bistrita).
Castelul de echilibru, amplasat pe axul tunelului de aductiune, are o inaltime de 86 m si este format din doua camere: una superioara, aeriana, cu inaltimea de 17,00 m si diafragma cu Øi=33,00 m si un put de 70 m adancime cu un Øi=23,00 m.

Fundul castelului are o geometrie speciala, cu vute laterale, pentru disiparea energiei.
Galeria de aductiune de 4.655 m lungime cu Øi=7,00 m a fost executata in conditii geologice foarte dificile si a fost conceputa cu o camasuiala dubla din beton, un strat exterior din beton simplu si unul interior din beton armat. Ultimii 424 m ai galeriei sunt blindati cu tola metalica.
Trecerea de la galeria de aductiune la conductele fortate se face printr-o piesa metalica tip pantalon, ce cantareste 60 de tone si care este inglobata intr-un masiv de beton. Conducta fortata (vizibila de pe drumul national DN15D) are o cadere de 90 m si este constituita din 2 fire cu diametrul variabil 4.2 - 3.8 m, incastrate in doua masive de ancoraj.

Centrala hidroelectrica Stejaru

Centrala Stejaru este de tip semiaerian si cuprinde 6 grupuri generatoare de fabricatie ceha, cu turbine Francis cu ax vertical: 4 turbine cu o putere de 27,50 MW si 2 turbine de 50 MW. Pentru manevrarea unor elemente ale agregatelor este necesara cuplarea celor doua poduri rulante, fiecare de 125 tone sarcina. Apa turbinata este evacuata intr-un bazin de linistire din aval, de unde, printr-un canal de fuga de 1.185 m, ajunge in lacul Pangarati.

Barajul Izvorul Muntelui

Recorduri: barajul Izvorul Muntelui, avand inaltimea de 127 metri, este cel mai mare baraj de greutate (de pe raurile interioare ale Romaniei, fiind depasit de Portile de Fier I) si al treilea dintre cele mai inalte baraje din Romania. Deasemenea este al 9-lea baraj de greutate, ca inaltime, din Europa. In anul finalizarii sale, respectiv 1961, era al 4-lea baraj de greutate, ca inaltime, din Europa.
Acesta leaga muntele Gicovanu cu Obcina Horstei. El nu este unul monobloc, ci este format din 30 de ploturi separate prin rosturi etansate amonte cu pene de beton armat si tole de cupru. Corpul acestuia este strabatut de kilometri de galerii, puturi de aerisire, nise de vizitare. Incaperi special amenajate adapostesc instalatii de actionare si comanda, echipamente de urmarire, monitorizare seismica si comportare a fiecarui element.

Lacul Izvorul Muntelui (Bicaz)

Suprafata lacului variaza functie de regimul de exploatare, fiind maxima cand panza de apa se ridica pana la cota maxima a barajului, situata la 516 m altitudine si minima (cca. 17 kmp) cand aceasta coboara pana la nivelul gurii de intrare a apei in canalul de aductiune, situat la 434 m altitudine.
Perimetrul mediu al lacului este de aproximativ 71 km.

Fauna lacului este alcatuita din mreana, clean, lostrita, scobar, moioaga, babusca, pastrav indigen, pastrav de lac si pastrav curcubeu, oblet, porcusor, platica. De altfel aici exista amenajata si o crescatorie de pastrav (Potoci).

In anul 1993 celebrul J.Y. Cousteau, insotit de o parte din echipa sa, s-a aflat pentru cateva zile la Statiunea de Cercetari Biologice Potoci - Bicaz a Universitatii 'Al.I.Cuza', unde a efectuat cateva scufundari in lacul Bicaz (singurul loc din Moldova unde se efectuau scufundari, promotorii fiind Ionel Miron si Constantin Mihai).

Din portul amenajat in vecinatatea barajului se pot face croaziere cu vaporul pe lac sau se pot inchiria barci, hidro-biciclete. Pentru turisti exista de asemenea posibilitatea cazarii fie la motel, fie la casute.

Lacul Bicaz - SCURT ISTORIC

Dimitrie Leonida a absolvit in anul 1908 Politehnica din Berlin-Charlotenburg, tema proiectului sau de diploma fiind 'Complexul hidroenergetic al Bistritei langa Bicaz'.

Proiectul pentru utilizarea caderii Bistritei si pentru electrificarea aproape a intregii Moldove, prevedea o mare uzina in satul Stejarul, in comuna Pangarati si inchiderea Bistritei printr-un baraj de 60 m inaltime, la punctul Izvorul Muntelui, 2 km mai sus de Bicaz. Prin aceasta lucrare se forma un lac de 20 km lungime. Lacul ar fi avut un considerabil volum, de peste 400 milioane metri cubi de apa, suprafata inundata fiind de 1678 ha, din care 507 ha ar reprezenta terenurile deja inundabile de pe malurile Bistritei.
Spre a se capata o cadere mare, apa din lac urmeaza sa treaca - printr-un tunel - muntele Botosanului, ocolindu-se astfel bucla pe care o face Bistrita la Bicaz si iesind direct la Stejarul, unde este proiectata uzina principala.

Caderea obtinuta era de 120 metri inaltime si energia produsa ar fi de 150.000 cp, ceea ce ar permite electrificarea intregii retele de cale ferata din Moldova, deosebit ca ar fi dat nastere la intinse industrii, prin care s-ar fi pus in valoare multimea bogatiilor naturale care zac in solul acestei regiuni.

Citat din lucrarea Calauza judetului Neamt de Constantin Matasa, aparuta in anul .

Pentru sistemul hidroenergetic romanesc, Bicazul este piatra de temelie. Este Legenda. Este santierul despre care toti vechii hidrotehnicienii vorbesc cu piosenie, cu admiratie, cu mandrie. Pentru ca istoria lucrarilor hidrotehnice si energetice din Romania se imparte in doua epoci: inainte si dupa Bicaz. Pentru ca maretia acestui proiect a fost, la acea vreme, ceva de neimaginat.

Atat din punct de vedere al volumului de lucrari, al costurilor si nu in ultimul rand al tehnologiei si solutiilor tehnice ce au trebuit gasite, inventate. Datorita faptului ca era primul astfel de baraj, de asemenea dimensiuni, nu exista deloc experienta in domeniu. Practic Bicazul a fost o provocare pentru inginerii romani constructori si energeticieni de la acea vreme. Iar pentru aceasta a fost numit 'scoala hidroenergeticii romanesti'.

Pe de alta parte este suficient sa ne gandim la miile de metri cubi de roca dizlocata ce au trebuit transportate cu camioanele de mica capacitate existente la acea vreme (primul camion romanesc construit in 1954 la Brasov, SR 101, avea capacitate de doar 4 tone). Ca sa nu mai vorbim de excavatoare Nu degeaba au fost suficienti sceptici care nu au crezut in realizarea acestui vis.

Lucrarile de constructie la amenajarea hidro-energetica au inceput in luna noiembrie a anului 1950, an in care a fost aprobat Planul de electrificare al tarii. Costurile realizarii proiectului au fost de aproximativ 1,7 miliarde de lei (bani socotiti la valoarea de atunci) si au insemnat pierderea a sute de vieti omenesti in timpul lucrarilor.

Aici au muncit mii de detinuti (majoritatea lor, in primii ani de santier, au fost detinuti politici cu inalta pregatire de specialitate), militari in termen si brigadieri.
Pentru realizarea constructiei au trebuit stramutate aproape 20 de sate. Doua dintre acestea, Rapciunita si Carnu, au disparut in totalitate. Au fost stramutati peste 18.000 de locuitori din aproape 2.300 de gospodarii.

Pentru alimentarea cu energie electrica a santierului s-a utilizat o centrala Diesel de cca. 6 MW. Ulterior, la finele anului 1957, a fost pusa in functiune linia de 110 kV Roman - Stejaru asigurandu-se astfel necesarul de electricitate pentru lucrari. In august 1960 sunt puse in functiune liniile electrice de 110 kV Stejaru - Suceava si Stejaru - Falticeni (in 1960 aceasta va trece la 220 kV devenind prima linie electrica aeriana LEA de 220 Kv din tara). Cateva luni mai tarziu pornea prima turbina de la centrala Bicaz-Stejaru.

In 1953 este data in functiune fabrica de ciment de la Bicaz care va asigura necesarul de ciment pentru realizarea proiectului (fabrica de ciment de la Tasca va fi pornita ulterior, abia in 1979).

Realizarea proiectului nu a fost lipsit de evenimente: de la restrictia generalizata de introducere a bauturilor alcoolice in zona vreme de doi ani sau groaznica explozie a unei pungi de gaze in tunel (soldata cu aproximativ 30 de morti), pana la inundarea centralei ce poarta numele lui Dimitrie Leonida (unicul necaz de amploare din istorie).

Lacul de acumulare de la Izvorul Muntelui s-a 'nascut' oficial la 1 iulie 1960 (in prezenta lui Dimitrie Leonida), odata cu inchiderea ultimei porti a barajului.

In luna octombrie a aceluiasi an (01.10.1960), primul hidroagregat de 27,5 MW incepea sa produca energie electrica. Lucrarea finala avea sa depaseasca cu mult proiectul initial imaginat de Dimitrie Leonida cu mai bine de 50 de ani inainte, facand posibila electrificarea intregii zone Bicaz.

Barajul de la Izvorul Muntelui este prevazut cu seismograf de mare precizie si nu s-a confruntat niciodata cu probleme majore, nici macar in timpul devastatorului cutremur din 4 martie 1977. Tot ceea ce s-a realizat a fost in conformitate cu planurile de constructie si nu s-au facut compromisuri la calitatea lucrarilor (asa cum s-a intamplat cu multe alte lucrari executate in timpul comunismului).
Lucrarile au fost finalizate in anul 1961.

Galerie foto

Bibliografie

https://ro.wikipedia.org/wiki/Bicaz

https://www.neamt.ro/Date_gen/Bicaz/Lac_Izv_Muntelui.html

https://www.dana.acvaria.com/bicaz.htm

https://www.descopera-judetul-neamt.ro/Rezervatii-acvatice/barajul-izvorul-muntelui.html