HIDROTEHNIČKE GRAĐEVINE ZA TRANSPORT VODE

1. HIDROTEHNIČKE GRAĐEVINE ZA TRANSPORT VODE • OTERETNI KANALI • KANALI ZA NAVODNJAVANJE • KANALI ZA ODVODNJU • PLOVNI KANALI I PREVODNICE • DERIVACIJSKI KANALI HIDROELEKTRANA • KANALI ZA TRANZIT RIBA ( “riblje staze”)

2. OSNOVNA NAČELA: • Zadovoljavajući protočni profil • Očuvanje hidrauličkih karakteristika-voda ne smije uzrokovati taloženje nanosa ili erodiranje dna i kosina • Odnos pada i poprečnog profila – ekonomičnost građenja • Optimalni poprečni presjek (koji?)

3. DERIVACIJSKI KANALI • Služe za dovod vode do hidroelektrana= umjetni kanali pravilnog poprečnog presjeka • Strujanje je gravitacijsko i sa slobodnom vodnom površinom • Najjeftiniji način dovođenja vode i izvodi se gdje je god to moguće i to najkraćom trasom

4. TRASA I POPREČNI PROFIL • Izbjegavati nestabilne terene, duboke usjeke i visoke nasipe • Što manje građevina - sifona ili akvadukata • Trapezni poprečni profil – nagib pokosa ovisi o geomehaničkim karakteristikama terena • Načelo izjednačavanja masa

5. NEOBLOŽENI KANALI • m=3 ( 3:1) – u sitnozrnim tlima • m=1 (1:1) u vezanim tlima • m=0,10 (1:10) u stjenovitim tlima ( čak i vertikalne stranice) • Nagib pokosa mora biti manji od prirodnog kuta nagiba zemljišta () • Gubici vode- u aluvijalnim ( zrnata zemljišta) i ispucali stjenoviti tereni

6. Sprječavanje gubitaka vode: • Kolmacijom – dodavanje rastvora gline • Oblogom • Veličina gubitaka ( Čugaev, 1982) • q=TKI=TK=(B+2h)K • K= koef. hidr. Provodljivosti • T= filtracijska širina

8. EROZIJA • Kanal koji nije podložan eroziji ili zasipanju = stabilan kanal • TEORIJA REŽIMA (Smith, 1995) • Za kanal trapeznog poprečnog presjeka u glinovitom materijalu

9. U pjeskovitom materijalima • Bsr= srednja širina kanala (m) • H=dubina kanala (m) • Q=protok ( m3/s)

10. Metoda vučne sile- zasniva se na određivanju 1.dozvoljenog (kritičnog) smicanja na dnu i pokosima , odnosno masimalnom tang. naprezanju pri kojem nema pokretanja čestica tla 2. stvarnog tang. naprezanja • Utjecaj količine nanosa u vodi

11. Kritična tangencijalna (krit ) naprezanja ovise o materijalu u kojem je kanal iskopan • Npr: • Glineno tlo …..10-12,5 N/m2 • Aluvijalni mulj…2,5 N/m2 • Krupni pijesak…6-10 N/m2

12. Tang. Naprezanja nisu const. po omočenom obodu i promjena nije linearna • Maksimum iznad nožice pokosa • Minimum uz razinu vode u kanalu

13. Utjecaj nagiba pokosa • Na česticu djeluju: • komponente sila u smjeru strujanja ( a xSb) gdje je a= efektivna površina čestice i Sb=ghI ( tang.naprezanja) • sila težine (Gsin)

14. Odnos naprezanja pokretne sile na pokosu i naprezanja pokretne sile na dnu (n) pokazuje odnos sila pri kojima će se pokrenuti čestice na dnu i na pokosu • Npr: n=0,5 – dozvoljena pokretna sila na dnu je 2x veća od one na pokosu • =nagib pokosa; =kut prirodnog materijala ( tg=kut trenja)

15. BRZINE • Postojanost korita na velike brzine • Velike brzine nisu poželjne zbog erozije ( i veličine gubitaka ) • Male brzine – zamuljivanje kanala (taloženje, rast vegetacije, degradacija kvalitete vode) • SAD – vgP0,5 m/s ( granična brzina)

17. Metoda najvećih dozvoljenih brzina – • Iskustvena teorija (1986) • Navedene vrijednosti odnose se na kanal u pravcu • U krivinama ih treba umanjiti za 25%

18. OBLOŽENI KANALI • Znatno veći nagib pokosa, moguće i pravokutan pop.presjek • Ovisi o vrsti obloge • Oblaganje se vrši da bi se smanjili gubici

19. Optimalni pop.presjek • TE=gubitak energije smanjuje se povećanjem profila • Tg=troškovi izgradnje i održavanja povećavaju se povećanjem profila • Obloga-povećava brzine i povećava troškove

20. Problem: • Kod dugačkih kanala mijenja se poprečni presjek i pad – određivanje najekonomičnijeg presjeka treba provesti za svaku dionicu • Stacionarno i nestacionarno strujanje- promjene u protoku izazvane radom hidroelektrane- reguliranje protoka ustavama na ulaznoj građevini kanala

21. Pojava vodnih valova • Kod nagle promjene protoka • Direktan pozitivni val: naglo povećanje protoka • Direktan negativni val: zatvaranje ustave i smanjenje protoka • Indirektan pozitivni val: naglo smanjenje protoka na kraju kanala • Indirektan negativni val: otvaranje ustave na kraju kanala

22. Pojava valova utječe na promjenu hrapavosti • Mikrohrapavost – usvaja se hidrauličkim proračunom( Manningov koef. hrapavosti n=0,0225 do 0,035 u neobloženim kanalima) • Makrohrapavost- javlja se u eksploataciji ( brazde ili dine)

23. OBLOGE • FUNKCIJA OBLOGE: • Smanjenje omočenog presjeka • Povećanje brzine • Sprječavanje gubitaka ( vodonepropusnost) • Povećanje stabilnosti dna i kosina • Povećanje mehaničke otpornosti

24. Obloga mora biti stabilna • Otporna na dinamičku seizmičku pobudu • Otporna na djelovanje leda MATERIJALI • Gabioni, mješavina pijeska i cementa, sintetičke mase, asfaltbeton, tarac od lomljenog kamena, kameni nabačaj,

25. PADOVI I KRIVINE • Uzdužni pad derivacijskih kanala kreće se od i=0,0001 do 0,0005 • Kontra padovi nisu dozvoljeni • Oštre krivine izazivaju dodatne gubitke i zbog toga • Rmin>10b • Ako je betonska obloga može i manji

26. ZATVORENI KANALI • Izvode se gdje to diktiraju klimatski, topografski i geološki uvjeti • Na kritičnim dionicama • UVJET: slobodna vodna površina

27. HIDROTEHNIČKI TUNELI • Minimalni profil Dmin=2,0 m ( neisplativo za manje presjeke) • Mogu bit pod tlakom i sa slobodnom vodnom površinom -

28. TLAČNI CJEVOVODI • Strujanje pod tlakom-potpuno ispunjen cjevovod • Za dovod vode do turbine • Čelični visokotlačni cjevovodi – mogu izdržati veliki unutarnji tlak i nagle promjene tlaka

29. Nadzemni cjevovodi • Obješeni, u obliku lučnih konstrukcija, čelični akvadukti, oslonjeni na mosne konstrukcije • Kritične točke=oslonci

31. Osjetljivost na temperaturne promjene- dilatacije • Statički proračun- prijenos sile na sedla

32. PODZEMNI CJEVOVODI • Zaštićeni od atmosferskih utjecaja –nema dilatacija i potpornih sidara • Uvjeti održavanja jednostavniji i jeftiniji • Stijenski masiv preuzima dio hidrostatički i hidrodinamičkih opterećanja • Mogu biti ukopani ili ubetonirani u stijeni • Podzemni ubetonirani cjevovodi imaju najširu primjenu jer su neovisni o profilu i nagibu površine terena

33. Problemi- utjecaj podzemnih voda- uzeti u obzir vanjske hidrostat.tlakove ili predvidjeti drenažu • Veza sa stijenom- vezno ( kontaktno ) injektiranje • Ponekad i konsolidacijsko injektiranje za poboljšanje deformacijskih karakteristika stijene

35. Najveća opasnost tlačnim cjevovodima=vakum što se sprječava aeracijskim cijevima i zračnim ventilima • Razlika između unutarnjeg i vanjskog tlaka ne bi smjela biti veća od 0,02 MPa

36. OPTIMALNI PROMJER TROŠKOVI • Građenja (Tgod) • Izgubljene energije (Egod xC2) • Naknade izgubljene snage iz drugih izvora (N x C1)- često se zanemaruje • C2=cijena 1kWh • C1=anuitet po 1kWh

37. T=Tgod+Egod xC2+N x C1min Uvjet minimuma troškova

38. Gubitak energije

39. 80 zbirka