constructii hidrotehnice

ANALELE UNIVERSITATII OVIDIUS CONSTANTAANUL II (2000)

Seria: CONSTRUCTII VOLUMUL I Ediie special consacrat lucrrilor Simpozionului HIDROTEHNICA - 2000

UNIVERSITATEA OVIDIUS CONSTANTA

ANALELE UNIVERSITII OVIDIUS CONSTANA Seria CONSTRUCII OVIDIUS UNIVERSITY ANNALS OF CONSTRUCTIONS

EDITORS Dumitru Ion Arsenie, Virgil Breabn, Lucica Rou OVIDIUS University, Faculty of Constructions, 124, Mamaia Blvd., 8700 RO Constana, Romania ADVYSORY EDITORIAL BOARD Dumitru Ion Arsenie, Prof.Ph. D. eng., Ovidius University of Constana, Ro; Virgil Breabn, Prof.Ph. D. eng., Ovidius University of Constana, Ro; Mihail Popescu, Prof.Ph. D. eng., Ovidius University of Constana, Ro; Gheorghe Popa,. Prof.Ph. D. eng., The Politehnica University of Timioara, Ro Dan Stematiu, Prof.Ph. D. eng., Technical University of Constructions, Bucureti, Ro Ion Giurma, Prof.Ph. D. eng., Technical UniversityGh. Asachi, Iai, Ro Lucica Rou, Conf. Ph. D. eng., Ovidius University of Constana, Ro. DESK EDITORS Lucica Rou and Anca Constantin Mail adress: OVIDIUS University, Faculty of Constructions, Departament of Hydrotechnical Constructions, 124, Mamaia Blvd., 8700 Ro Constana, Romania; e-mail: [email protected], [email protected] ORDERING INFORMATION Revista poate fi procurat prin comand la Universitatea OVIDIUS, sau prin schimb de publicaii cu instituii similare din ar i strintate. The journal may be obtained by ordering at the OVIDIUS University, or on exchange basis with similar romanian or foreign institutions. 124, Mamaia Blvd., 8700 Ro Constana, Romania;

2000 Ovidius University Press. All rights reserved.

CUPRINSSECIUNEA I

HIDROTEHNICModelarea i calibrarea reelelor de alimentare cu ap, Marius AGAFIEI, Alina NISTOR, Nicolae MARCOIE Tendine n dinamica proceselor erozionale determinate de restructurarea actual a categoriilor de folosin de pe versanii unui microbazin hidrografic. Studiu de caz. Dnu AMBRU, Gabriela BIALI Influena pierderilor de sarcin n ocul hidraulic Dumitru Ion ARSENIE, Mihai FLOREA, Ichinur OMER Lovitura de berbec n cazul conductei compuse, Dumitru Ion ARSENIE, Mihail POPESCU, Ichinur OMER, Claudiu NIESCU Exemplu de calcul al irigaiilor n brazde a unor terenuri drenate, Robert BEILICCI, Erika BEILICCI Soluii analitice n modelarea bidimensional a acviferelor Robert BEILICCI, Erika BEILICCI O abordare energetic a hidraulicii conductelor sub presiune, Victor BENCHE, VirgilBarbu UNGUREANU, Ovidiu-Mihai CRCIUN Monitoringul proceselor erozionale pe spaii ntinse cu ajutorul tehnicilor GIS i analizei spaiale, Gabriela BIALI, Nicolae POPOVICI Simularea numeric a dispersiei poluanilor, Aplicaie pentru Rul Bahlui, Esmeralda Ionela CHIORESCU, tefan POPESCU Studii asupra deficitului de producie determinat de secete n condiiile Moldovei Corneliu CISMARU, Iosif BARTHA, Victor GABOR, Daniel SCRIPCARIU Studii privind eficiena lucrrilor de reabilitare i de modernizare a sistemelor de irigaii cu mai multe trepte de pompare (cu referire la Podiul Moldovei) Corneliu CISMARU, Victor GABOR, Tudor Viorel BLIDARU, Daniel SCRIPCARIU Consideraii privind realizarea amenajrilor hidroenergetice cu acumulare prin pompaj, la noi n ar, Albert Titus CONSTANTIN Echipament de scufundare la mic adncime, pentru intervenii n zona portuar, Anca CONSTANTIN, Tamara STANCIU, Raul IONESCU Cercetri experimentale privind micrile nepermanente n sisteme hidraulice sub presiune la curgeri bifazice ap-aer, Gheorghe CONSTANTINESCU, Mihai FLOREA Influena pierderilor de elemente fertilizante de pe terenurile agricole asupra calitii apelor de suprafa Eugen FILICHE, Gheorghe PURNAVEL, Nelu POPA Despre aproximaii n calculul ocului hidraulic, Mihai FLOREA Cercetri privind soluii de sitare-filtrare a apei n sistemele de irigaie, Ioan GHELASE, Eftimie NIESCU, tefan POPESCU, Luca MIHAIL Instalaii de mic capacitate pentru tratarea apei de alimentare n mediul rural, Paula IANCU, Adriana PIENARU 7-12 13-15 17-21 23-29 31-35 37-40 41-44 45-48 49-52 53-57 59-63 65-70 71-74 75-80 81-85 87-94 95-98 99-102

Electrocoagularea n alimentarea cu ap n mediul rural, Paula IANCU, Adriana PIENARU Variabilitatea climatic i fenomene hidrologice deosebite n zona de vest a Romniei, Florin MRCINEANU, Elena CONSTANTIN, Mircea NISTREANU Soluii pentru reconstrucia zonelor degradate prin activiti miniere i energetice din valea Jiului, Florin MRCINEANU, Elena CONSTANTIN, Dumitru POPESCU, Dan MRCINEANU Studii privind pretabilitatea terenurilor pentru amenajrile hidroameliorative reversibile i mixte, Daniela Gabriela MATEI, Corneliu CISMARU Consideraii asupra calculului distanei dintre drenuri n condiiile unui regim mixt de funcionare, drenaj-irigaie Iuliana MOISUC, Lucica ROU, Dumitru Ion ARSENIE, Cornel CIUREA Corelaii ntre K, CO i CC n cernoziomurile din Cmpia Joas a Banatului, Iacob NEME, Laura CONSTANTINESCU Cercetri privind automatizarea i optimizarea tehnologiei desalinizrii prin splaredrenaj a solurilor srturate, Eftimie NIESCU Sistem combinat de manevr-guvernare al unui convoi fluvial mpins Iordan NOVAC, Ilie PATRICHI Testarea unor modele de simulare a eroziunii solului, Nelu POPA, Eugen FILICHE Evoluia pe termen lung a indicelui eroziune/productivitate a solului n Valea arinei Colinele Tutovei, Nelu POPA Soluii pentru controlul integrat al apelor de suprafa i subterane n vederea stabilizrii unui versant alunector. Studiu de caz, C. PRIOTEASA Gradul, ritmul mediu anual i modul de colmatare al acumulrii "Cuibul Vulturilor" din b.h. Tutova, Gheorghe PURNAVEL, Gabriel PETROVICI Poluarea solurilor n serele din Arad, Gheorghe ROGOBETE, Laura CONSTANTINESCU, Iacob NEME Studiu de prognoz a evoluiei nivelului pnzei freatice n amenajri de irigaii, Lucica ROU, Iuliana MOISUC, Dumitru Ion ARSENIE, Dan PASCALE

103-106 107-109 111-113 115-117 119-124 125-128 129-133 135-139 141-145 147-150 151-154 155-160 161-164 165-169

SECIUNEA II

REZISTEN I STRUCTURIComportarea unor sorturi de crbune activ granular (CAG) n ceea ce privete indicatorii biologici i bacteriologici, Marius CHERVASE Date experimentale privind modul de funcionare a filtrelor cu crbune activ granular (CAG), Marius CHERVASE Comportarea unor sorturi de crbune activ granular (CAG),n ceea ce privete reducerea oxidabilitii, Marius CHERVASE, Gabriel RACOVIEANU Comportarea unor sorturi de crbune activ granular(CAG) n ceea ce privete turbiditatea i PH-ul, Marius CHERVASE,Gabriel RACOVIEANU Pmnturi macrostructurate din Romnia. De la practic la modelare numeric, Anton CHIRIC, Ion STNCULESCU Particulariti ale silozurilor dunrene, Ana Maria GRAMESCU Aplicaii la solicitri compuse - pentru studenii facultii de construcii,Garabet KMBETLIAN Modelarea matematic a unui concasor cu flci, C. LAMATIC 173-177 179-183 185-188 189-193 195-209 211-221 223-226 227-232

Modelarea matematic a ruperii digului de la iazul de decantare Valea esii, Mihaela LZRESCU, Theodor GHIND ARCVIEW 3.0 pentru campusul Universitii de tiine Agricole i Medicin Veterinar, Bucureti, Ion Nelu LEU, Ion NEGOESCU, Liviu Constantin ILINCA, Cornel Dumitru ILINCA Particulariti privind dimensionarea barajelor utilizate n lucrrile de mbuntiri funciare, Georgeta MNDRESCU, Carmen MAFTE, IDiana ENEA, Teodor FRNCU Determinarea rspunsului seismic utiliznd reazeme de cauciuc cu comportare neliniar, Daniela MANEA, Ioan POP Materiale din polimeri utilizate la izolarea termic,Daniela MANEA Canalizarea zonei limitrofe complexului de lacuri Ciric I i II,din jud. Iai, n scopul redresrii ecologice a acesteia, Alina NISTOR, Marius AGAFIEI, Nicolae MARCOIE Artificial Intelligence System for Decision -Making Process, Cornelia NOVAC Analiza comportrii falezei n zona Cazinoului Constana, supus aciunii dinamice a valurilor, Iordan NOVAC, Dan PASCALE, Radu JOAVIN, Mirela POPA Experimentri privind fisurarea elementelor din beton parial precomprimat, Carmen NUIU, Traian ONE Efectul fisurrii asupra durabilitii betonului, Traian ONE, Zoltan KISS, Almos BECSKI Comportarea grinzilor ncovoiate cu seciune I din ferociment, la solicitri statice, repetate i de lung durat, Traian ONE*, Cornelia MGUREANU*, Felicia FLONTA Folosirea imperfeciunilor n programele de calcul MEF pentru evaluarea flambajului prin calculul de ordinul II, Dan Aurelian PASCALE, Cornel CIUREA, Lucica ROU, Diana ENEA Consideraii privind dezvoltarea utilizrii betonului cilindrat n construcia de baraje, Ervin PRELUSCHEK, Albert Titus CONSTANTIN Comportarea cimenturilor cu adaos la agresiviti chimice, Gabriela ROU Aspecte experimentale i de calcul privind ruperea prin presurizare hidrostatic a unor evi din oel, Ilie I. RUSU,Dnu ZAHARIEA,Bogdan CIOBANU Utilizarea unor deeuri din industria de aluminiu pentru realizarea de materiale ceramice pentru construcii, Liliana ERBAN,Dan Corneliu HNCU Rezolvarea problemelor de stabilitate a recipientelor sub presiune, Tamara STANCIU Creterea randamentului n activitatea de scufundare, prin recuperarea i purificarea heliului din amestecurile respiratorii, Paul TABACU, Steliana ASMARANDI, Valerica BEJAN,Ctlin CHIRU, Ion AVRAM Folosirea geosinteticelor pentru drenarea terasamentelor la calea ferat, Diana ENEA, Drago VINTIL, Cornel CIUREA, Dan PASCALE, Carmen MAFTEI Panouri neportante Risc i siguran la aciuni seismice, Doina VERDES, Ioan POP Tierea structurilor terestre i subacvatice cu ajutorul ncrcturilor cumulative, Vasile VOICU, Marius MOLDOVAN, Simona RUS, Silvia CRISTEA, tefan GEORGESCU

233-236 237-239 241-244 245-247 249-253 255-260 261-266 267-274 275-277 279-281 283-286 287-290 291-294 295-297 299-304 305-308 309-312 313-316 317-320 321-324 325-328

Ovidius University Annals of Constructions

Volume 1, Number 2, May 2000

Modelarea i calibrarea reelelor de alimentare cu apMarius AGAFIEI Alina NISTOR Nicolae MARCOIE

Facultatea de Hidrotehnic, Universitatea Tehnic Gh. Asachi Iai ,Iai, 6600, Romnia __________________________________________________________________________________________ Abstract The paper presents the principle of modeling and calibrating of water supply networks, using a software package as support for a good simulation of those. There are presented the four stages of the designing process: collecting of data, initial model of network (the solution), calibrating and analyzing. Afterwards is laying stress on the calibrating process of the water supply network and are presented the stages of this process under a block-scheme. Applying of the model is carried out with respect of the type of utilization of the network model. Most of applications take as support, as a rule, a calibrate model and they have as a limit just the creativity of the designer. Typical applications include the analyze of the fire flow and the nodes pressure and the analyze of dimensioning of pipes. There are presented the real possibilities of recording of variation of results for applying the same calibrate model. The simulation period refers to the time interval when the simulation of the model is realized, with respect of the variation of the consume, presenting in the same time the static simulation (by night, when the flow is constant) and the dynamic simulation (during the entire day 24 hours). Finally, the variation of flow has to be known on the entire period of 24 hours, to realize the calibration of the model. Keywords: Hydraulics, water supply networks, network calibration. __________________________________________________________________________________________ 1. Principii generale de modelare i calibrare Proiectarea sistemelor de distribuie a apei a fost foarte mult afectat de metodele i aparatura aflat la ndemna inginerilor i proiectanilor. Datorit expansiunii micro-computerelor, n ultimii ani procesul de modelare a luat noi dimensiuni. Un model este creat pentru rezolvarea unei reele. Pentru aceasta se impun datele provenite dintr-un set de date de baz, care, mpreun cu pachetul de soluii software, dau modelul de reea (soluia). Rezolvarea devine foarte simpl din punctul de vedere al presiunii i debitului. Exist, aadar, o strns legtur ntre datele de baz, pachetul software i model (fig. 1.1). Conductele i nodurile reprezint elementele de baz ale unui model (reele). Aa cum este reprezentat n fig. 1.2, procesul de modelare cuprinde patru stadii: colectarea datelor, soluia de reea (modelul iniial), calibrarea i analiza. Colectarea datelor este necesar pentru a realiza reeaua, msurtorile din teren i datele fiind necesare pentru o simulare ct mai corect a funcionrii sistemului. Soluia de reea rezult atunci cnd datele sunt organizate ntr-un set care impune alegerea pachetului de soluii de reea. Acest pachet de soluii este executat pentru a calcula valorile presiunilor i debitelor. Calibrarea este procesul de ajustare a datelor de intrare impuse pn cnd datele de ieire (rezultate) reflect valorile din teren. Analiza reprezint procesul de analizare i planificare a operaiilor pentru prezentul sistem la care se lucreaz, utiliznd un model deja calibrat sau bazat, la rndul lui, pe un model calibrat.

ISSN-12223-7221

2000 Ovidius University Press

8

Modelarea i calibrarea reelelor de alimentare... / Ovidius University Annals of Constructions 2, 7-12 (2000)

Figura 1.1

Figura 1.2 Un model calibrat este un model pentru care datele de ieire simuleaz perfect condiiile naturale din teren. Procesul de calibrare a unui model este unul iterativ, n care se fac ajustri asupra datelor de operare dup ce valorile rezultate (datele de ieire) au fost generate, modelul fiind atunci rulat din nou, pentru a obine noi rezultate. Acest proces este repetat pn ce rezultatul simulrii este comparabil cu cerinele din teren. Modelul poate fi calibrat simulnd orice seciune a unei zile sau a unei perioade de timp. Un model calibrat devine reper i, deci, alte simulri pot fi comparate cu el. Un model este calibrat pentru (1) stabilirea unui model credibil, (2) crearea unui model reper, (3) stabilirea prognozelor asupra comportrii reelei, (4) cunoaterea i nelegerii modului de operare al sistemului i performanele acestuia, (5) descoperirea erorilor sau a unor valori omise din teren. Credibilitatea modelului este stabilit prin calibrare. Niciodat nu putem fi siguri c un model necalibrat reflect condiiile reale din teren. n practica inginereasc nu se folosesc niciodat modele necalibrate, deoarece acestea pot conduce la rezultate eronate. Pentru un model calibrat, gradul de precizie cu care simuleaz sistemul este tiut, iar datele de intrare sunt ajustate dup nevoi. Deci, calibrarea este, de fapt, o metod de testare a prezumiilor i a datelor. Un model calibrat poate fi utilizat ca reper. Presiunea i debitele determinate de ctre modelul reper devin valori de baz, cu care vor fi comparate valorile presiunilor i debitelor obinute mai trziu, n cadrul procesului de calibrare, cnd se vor compara cele dou modele. Modelul calibrat poate fi folosit pentru determinarea presiunilor i debitelor n toate punctele i pentru orice interval de timp. Aceste valori pot fi determinate pentru punctele unde nu se pot implementa n reea aparate de msur a acestora. Capacitatea de prognozare a unui model poate fi restrns utiliznd modelul calibrat ca reper pentru compararea cu un model calibrat modificat. Modelul modificat poate include, de exemplu, n plus, pompe i rezervoare pentru diferite zone de presiune. Este efectul prezicerii rezultatului schimbrilor din sistem.

M. Agafiei et al. / Ovidius University Annals of Constructions 2, 7-12(2000)

9

Valorile rezultate ale presiunilor i debitelor pot fi comparate cu acelea din modelul luat ca reper. Calibrarea induce cunoaterea i nelegerea sistemului i a operaiilor. Analiznd datele, calibrnd modelul i studiind sistemul, utilizatorul poate ajunge la o nelegere perfect a modului de funcionare a sistemului. Inginerul care utilizeaz modelul devine, de fapt, un operator de sistem. Modelatorul poate simula majoritatea operaiilor pe care un operator le face i poate examina toate situaiile. Calibrarea poate fi capabil, totodat, s descopere erorile sau anumite date necunoscute din teren. Adesea, n timpul calibrrii, trebuiesc investigate condiiile de modelare din teren. Procesul de calibrare este compus din mai multe etape (pai), unele fiind repetate pn cnd se obin valorile acceptabile. Trebuie stabilit intervalul

de timp (fie o singur or, fie o perioad de 24 de ore), datele trebuiesc compilate, se revd toate operaiile, trebuie fcut simularea iniial, se ajusteaz datele, iar modelul trebuie finalizat. Etapele de ajustare, rularea modelului, revizuirea, realizarea ajustrilor n plus, din nou revizuirea, realizarea nc a unui set de ajustri i aa mai departe constituie o operaie obinuit. Acesta este, aadar, un proces iterativ. Un astfel de proces folosete rezultatele dintr-o etap (pas) i le impune ca date pentru urmtorul, pn ce se obine rezultatul dorit. Pachetul de soluii folosete, de asemenea, un proces iterativ pentru calcularea presiunilor i a debitelor n bucle (ochiuri de reea). Procesul de ajustare i rularea modelului vor fi fcute de numeroase ori, nainte de a obine rezultatul dorit. n fig. 1.3 este reprezentat procesul calibrrii.

Figura 1.3 Alegerea modelului se face funcie de tipul de utilizare a modelului de reea. Aproape toate aplicaiile au la baz un model calibrat. Aplicaiile sunt limitate numai de ctre imaginaia modelatorului (proiectantului). Aplicaiile tipice includ analiza debitului de incendiu i a presiunii din noduri, precum i analiza dimensionrii conductelor. n practic este posibil s se nregistreze variaii ale rezultatelor pentru aplicarea aceluiai model calibrat. Datele de intrare sunt schimbate pentru a obine modificri dinainte stabilite n sistemul de alimentare cu ap. Modelul este atunci executat pentru a produce rezultate. Numrul de rulri (iteraii) corespunztor modificrilor succesive ale modelului poate crete pn la obinerea rezultatului dorit. Rezultatul poate fi comparat cu acel model calibrat care determin procesul de modificare. De exemplu, diametrul unei conducte poate fi schimbat; presiunea rezultat poate fi comparat cu presiunea modelului calibrat, care a determinat necesitatea modificrii. n fig. 1.4 este reprezentat schema bloc detaliat a procesului de modelare.



Figura 1.4

2. Date necesare modelrii i calibrrii unei reele Tipurile eseniale de date pentru modelarea unei reele sunt datele de baz despre reeaua propriu-zis, datele de operare i consumul pe care trebuie s-l satisfac reeaua. Dou dintre cele mai importante caracteristici ale datelor care intr n procesul de modelare sunt complexitatea i exactitatea datelor. Datele necesare pentru modelarea unei reele se mpart n dou mari categorii: date tradiionale (de baz) i date avansate. Datele tradiionale (de baz) se refer la conducte, noduri (jonciuni), vane, pompe, perioad de simulare. Datele despre conducte sunt: date de baz (numrul nodului iniial, numrul nodului final, lungime, diametru, coeficient de rugozitate) i opionale (indicatorul unei conducte paralele, numele sau descrierea conductei, faciliti pentru identificare, coeficientul pierderilor minore). Datele despre noduri, cele de baz, se refer la numrul sau definirea nodului, elevaia (cota), tipul nodului (gradient hidraulic, nivel maxim i nivel minim al apei, dac este surs (rezervor) i/sau cererea (necesarul) de ap, dac este nod de consum). Datele despre vane sunt: date de baz (numrul nodului iniial, numrul nodului final, lungime,ISSN-12223-7221

diametru, coeficient de rugozitate, indicatorul tipului de van, setri pentru reducerea presiunii aval i/sau amonte) i opionale (coeficientul pierderilor de sarcin, schimbri de presiune). Datele despre pompe sunt date de baz: numrul nodului iniial, numrul nodului final, diametrul, sarcina (presiunea) de pompare sau curba de pompare. Datele despre perioada de simulare cuprind: statutul (numrul de identificare al conductei, indicatorul nchis-deschis sau parial deschis), controlul (numrul de identificare al conductei, numrul nodului de control), patterns (numrul de identificare al nodului, factorul de multiplicare), timpul (durata simulrii, mrimea intervalului, ora de ncepere a perioadei de simulare). Datele avansate se refer la costul investiiei, grafic, ncrcarea modelului, optimizarea diametrelor conductelor, calitatea apei. Datele referitoare la costul investiiei sunt: costul apei, costul energiei consumate, valoarea debitului (tratament i pompare), viteza operaiei de pompare, diametrul conductelor de aduciune, curba eficienei pomprii, puterea pompelor (motoarelor), corecii ale presiunii, setri de timp. Grafica se refer att la coordonatele (X,Y) ale nodurilor n plan, ct i la cota punctelor (Z). ncrcarea modelului se refer la localizarea prizei, 2000 Ovidius University Press

M. Agafiei et al. / Ovidius University Annals of Constructions 2, 7-12(2000)

11

zona de proiectare, aria de influen (opional). Optimizarea diametrelor conductelor se refer la datele despre standardul diametrelor, costul unitar al conductelor, factorul de inflaie, parametrii de presiune. Datele despre calitatea apei sunt: date despre conducte (rata coeficientului de reacie pentru dimensiunea i pereii conductei) i date despre nod (rata coeficientului de reacie pentru rezervor, calitatea iniial a apei, concentraia de baz, dimensiunile rezervorului (nodul surs) i volumul (nodul surs)). Perioada de simulare se refer la intervalul de timp n care are loc simularea modelului respectiv, funcie de variaia consumului. Simularea poate fi static (steady-state simulation) sau continu, dinamic (extended-period simulation). Simularea static se refer la simularea modelului respectiv pe timp de noapte, cnd rata debitului este constant i, deci, cunoscut, ca i poziiile valvelor regulatoare de debit sau de presiune i nivelul apei n rezervoare. Simularea dinamic se refer la simularea pe tot timpul zilei (24 de ore). Variaia debitului trebuie cunoscut pe tot intervalul celor 24 de ore pentru a realiza calibrarea modelului. n acest caz, hidrograful cererii definete consumul de ap pentru fiecare or a zilei. Determinarea capacitii de pompare i dimensiunile rezervoarelor sunt aplicaii ale simulrii dinamice. Modelarea calitii apei reclam simularea dinamic.

folosit individual; acesta reclam datele referitoare la reea. Setul de date este necesar a fi impus n cadrul pachetului de soluii pentru a rezolva reeaua. Setul de date stabilete sistemul de operare i condiiile din reea pentru un interval de timp dat. Setul de date trebuie s fie capabil s furnizeze date cel puin despre conductele reelei, caracteristicile sistemului i consumul (cererea) de ap. Datele despre reea descriu caracteristicile fizice ale sistemului care urmeaz a fi simulat. Lungimea conductelor, diametrele i coeficienii de rugozitate sunt date la fel de necesare ca i cotele nodurilor i datele despre consum. Sistemul caracteristic de date descrie presiunea i debitul pompelor, cota rezervoarelor i setrile pentru vanele regulatoare de presiune aval. 4. Proiectarea Criteriile de proiectare includ zonele de presiune i costul de producie. Zonele de presiune se refer la proiectarea i trasarea zonelor de influen a presiunilor pe ntreaga suprafa a sistemului. Deoarece presiunile sunt direct dependente de cota terenului, un sistem care acoper o zon de deal sau de munte va avea mai multe zone de presiune dect un sistem care acoper un teren relativ plat. Costul de producie se refer la investiia total pentru toate componentele sistemului. Staiile de tratare a apei sunt construite pentru producerea apei potabile. Capacitatea acestor staii trebuie s fie corespunztoare pentru a asigura apa pentru consum n orice zi din an. Rezervoarele sunt amplasate n avalul staiilor de pompare, deoarece exist perioade ale anului cnd staia nu funcioneaz. Acestea asigur alimentarea cu ap a sistemului (deci funcioneaz ca surse), mai ales n perioada cnd consumul este ridicat (maxim) i sunt realimentate (funcioneaz ca i consumatori) n perioadele cnd consumul este minim. Factorii implicai n proiectarea i calculul capacitii rezervorului includ debitul de alimentare, rezerva de incendiu i rezerva de stocare. Tronsoanele de conducte sunt proiectate pentru a face fa orelor de consum maxim sau perioadelor cnd rezervoarele trebuiesc realimentate. Conductele trebuie s asigure presiunile i debitele necesare cu pierderi de sarcin ct mai mici. Staiile de pompare sunt proiectate astfel nct capacitatea pompelor s satisfac debitele i presiunile necesare. Staia trebuie

3. Analiza Analiza reelelor se refer la acele reele modelate cu ajutorul programelor de calcul. Modelul este folosit pentru a simula i analiza un sistem de distribuie a apei existent, precum i pentru planificarea, proiectarea i simularea de noi sisteme. Un model de reea are el nsui dou componente: o rezolvare (soluie) matematic a reelei i un set de date care s descrie sistemul. Rezolvarea reelei reclam un program de analiz i un pachet de programe pentru rezolvare. Acesta calculeaz valorile presiunilor, debitelor, pierderilor de sarcin i ale vitezelor. Un program de soluii pentru reea nu este

12

Modelarea i calibrarea reelelor de alimentare... / Ovidius University Annals of Constructions 2, 7-12 (2000) (conexiuni, conducte) conectate mpreun la punctele de capt, numite noduri. Conexiunile i nodurile sunt identificate printr-un numr de ordine ID i pot fi aranjate n orice form. Nodurile de stocare reprezint tipuri speciale de noduri unde exist o suprafa liber a apei, iar sarcina hidraulic reprezint cota apei fa de nivelul mrii. Tancurile se disting de rezervoare datorit faptului c i modific suprafaa liber a apei funcie de debitul care intr i care iese rezervoarele rmn la un nivel constant al apei indiferent de debit. Nodurile care reprezint rezervoarele de stocare sunt, de bicei, folosite pentru a reprezenta sursele externe de ap, cum ar fi: lacuri, ruri, surse subterane. 6. Bibliografie [1] Alegre, H., Machado, P., Coelho, S. T., Caracterizarea consumului domestic de ap al oraului Lisabona, dup studiul realizat de Institutul EPAL i Laboratorul Naional de Inginerie Civil (LNEC), 1992; [2] Baptista, J.M., Dimensionarea economic a sistemelor de distribuie a apei , 1983, Teza Departamentului de Hidraulic,LNEC; [3] Bartha, I., Javgureanu, V., Hidraulic, Ed. Tehnic Chiinu, 1998; [4] Cesario, A.L., Modelling, analysis and design of water distribution systems, 1995, American Water Works Association, EUA; [5]. Coelho, S.T., Performance in water supply a system approach, 1997, Research Studies Press, Reino Unido/John Wiley &Sons, EUA; [6]. Mnescu, Al., Alimentri cu ap. Aplicaii., 1998, Ed. H.G.A., Bucureti.

s asigure necesarul de ap pentru debitul orar maxim sau pentru debitul zilnic maxim. Presiunea asigurat trebuie s fie mai mare de 1,5 ori dect presiunea maxim necesar. Vanele folosite de obicei n timpul modelrii unui proces sunt: vanele de linie, vanele de control i vanele regulatoare de presiune. 5. Concluzii. Avantajele modelrii, analizei i proiectrii cu ajutorul programului EPANET Programul EPANET a fost dezvoltat de ctre Lewis Rossman mpreun cu US Environmental Protection Agency (Cincinati, Ohio) n anul 1992 i a fost scos oficial pe pia n 1993. Acest pachet software a fost realizat n scopul modelrii reelelor de distribuie a apei i a analizei calitii apei. EPANET-ul este, deci, un program care realizeaz simularea hidraulic pe o anumit perioad a unui sistem i comportarea calitii apei i a presiunilor din conductele reelei. O reea este alctuit din conducte, noduri (jonciuni de conducte), pompe, valve i tancuri de stocare sau rezervoare. EPANET urmrete debitul apei n fiecare conduct, presiunea n fiecare nod, nivelul apei n fiecare rezervor i concentraia substanelor din ap de-a lungul reelei pe timpul perioadei de simulare. De asemenea, pot fi simulate vrsta apei i calitatea sursei. Aceast versiune a EPANET-ului creeaz posibilitatea introducerii datelor despre reea prin editare, simularea comportrii din punct de vedere hidraulic a sistemului i simularea calitii apei, precum i vizualizarea rezultatelor ntr-o varietate de formate. Acestea includ codificarea color a planului reelei, precum i grafice. Componentele reelei. EPANET vizualizeaz reeaua de distribuie a apei ca o mulime de legturi



Tendine n dinamica proceselor erozionale determinate de restructurarea actual a categoriilor de folosin de pe versanii unui microbazin hidrografic. Studiu de caz.Gabriela BIALI b Facultatea de Hidrotehnic, Universitatea Tehnic GH.ASACHI Iai, Iai, 6600, Romnia __________________________________________________________________________________________a b

Dnu AMBRU a O.C.O.T.A. Bacu, Bacu, 5500, Romnia

Rsum Dans cet on ouvrage on prsente une analyse concernant linfluence de la reorganisation des catgories dutilisations du sol qui ont eu lieu pendant les dernires 10 annes, sur la dynamique des processus gomorphologiques dans un microbassin hydrographique (b.h. Berheci, depart. Bacu) ou les facteurs naturels (le relief, la clime, la litologie etc.) lui confrent un risc erosionel lev. Mots clefs: microbassin hydrographique, catgories dutilisations du sol, risc erosionel, reorganisation, __________________________________________________________________________________________ 1. Localizarea cercetrilor Zona luat n studiu, avnd o suprafa de 3963 ha, reprezint bazinul de recepie aferent acumulrii agropiscicole Antoheti de pe rul Berheci, afluent (de dreapta) al rului Brlad, jud. Bacu, din apropierea localitii Antoheti. Teritoriul se caracterizeaz printr-un relief puternic fragmentat, de tip colinar, cu o energie de relief de 362 m. Versanii, reprezentnd principala form de relief, au pante accentuate, de peste 15 %, predominnd expoziiile estice i cele vestice. Procesele geomorfologice actuale au o dinamic accentuat, fiind prezente eroziunea hidric de toate formele, aluvierile i alunecrile de teren; acestea din urm sunt n mare parte stabilizate i au fost cauzate mai ales de pantele mari, prezena pnzelor acvifere i stratificaia rocilor: depozite nisipoase cu intercalaii argiloase.

Tabel nr.1 Cartarea pantelor din b.h. Antoheti Categorii de folosin (ha) Agricol + neprod. = 3057 ha Arabil + vii + livad = 1991 ha Suprafaa cu categorii de pante (ha) 5 10 % 10 15 % 197 577 195 529

sub 5 % 217 186

peste 15 % 2066 1032

Climatul este de tip temperat continental de silvostep, cu temperatura medie anual de 9,8oC i precipitaii medii anuale de 556 mm. Precipitaiile cad mai ales sub form de averse, agesivitatea pluvial (erozivitatea) avnd o valoare ridicat: ap = 1,32. Frecvena ploilor toreniale ce depesc 1,35 mm / minut (pe durata a 15 minute) este de peste 20 %. Sezonul critic de eroziune este cuprins ntre 15.03 15.06, iar dezvoltarea maxim a formaiunilor eroziunii n adncime i a alunecrilor de teren are loc n perioada 15.03 15.07. Stratul de precipitaii

maxime n 24 ore cu asigurarea de 10 % are valoarea de 66 mm. Datorit, n principal, condiiilor geomorfologice, geologice i climatice, solurile de pe versani (preponderent brune argilo iluviale i cernoziomuri levigate) au o slab rezisten la eroziune, astfel c solurile puternic erodate ocup 50,8 % din ntreaga suprafa iar cele moderat i slab erodate 24,3 % . Litologia, pantele i energia mare de relief a versanilor, condiiile hidrologice i gradul de acoperire cu pduri, au favorizat producerea unor alunecri de teren pe nsemnate suprafee (cca.259ha, 2000 Ovidius University Press

ISSN-12223-7221

14

Tendine n dinamica proceselor erozionale/ Ovidius University Annals of Constructions 2, 13-15 (2000) 2. Structura categoriilor de folosin n ceea ce privete folosirea terenurilor din b.h. Antoheti, dup cum se poate observa i din datele prezentate n tabelul nr. 2, predomin terenurile cu folosine agricole (cca. 77 %), din care arabilul ocup cca. 60 % iar punile 37%.

din care cele stabilizate ocup 55%), teritoriul n ansamblul su prezentnd un risc ridicat la astfel de procese. Sub aspectul vegetaiei naturale, regiunea se ncadreaz n zona de silvostep. Factorul antropic a modificat esenial n timp nveliul natural vegetal, prin defriri de pduri i deseleniri de pajiti pe mari ntinderi de teren.

Tabel nr. 2 Structura categoriilor de folosin n b.h. Antoheti Folosina Arabil Pune Fnea Livad Vii Pdure + tufri Construcii, curi Neproductiv Tren sub ap Diverse Total nainte de 1991 ha % 1874 46,9 1061 26,6 38 1 12 0,3 56 1,4 670 16,8 218 5,4 16 0,4 3,6 0,9 14 0,3 6963 100 Actualmente ha % 1799 45 1108 27,7 59 1,5 1 0,03 45 1,1 657 16,4 221 5,5 51 1,3 3,3 0,8 21 0,5 3963 100 Evoluia scade cu 4 % crete cu 4,42 % crete cu 55 % scade cu 91 % scade cu 19,6 % scade cu 19,4 % crete cu 1,4 % crete cu 218 % crete cu 8 % crete cu 50 %

Structura principalelor categorii de folosin agricole s-a modificat relativ puin n perioada ultimilor 10 ani. Astfel, suprafaa arabil a sczut cu 4%, iar cea a punilor cu 4,42%. Dei este vorba de suprafee mici, o evoluie semnificativ au avut-o livezile, a cror suprafee a scazut cu 91 % i fneele au crescut cu 55 %, precum i viile, unde suprafaa a sczut cu 19,6 %. Pe ansamblu ns, se semnaleaz creterea alarmant a suprafeelor ocupate de neproductiv (cu 218 %) i a folosinelor diverse cu 50 %, precum scderea cu 19, 4 % a suprafeelor ocupate de pduri i plantaii de protecie. Parial unele suprafee ocupate anterior de vii, livezi i arabil au fost transformate n puni. n structura culturilor, pritoarele (n special porumbul care ocup 66 % din suprafaa arabil) au luat o extindere i mai mare, contribuind la intensificarea proceselor de eroziune pe versani.

3. Evoluia sistemelor antierozionale de cultur n contextul unor amenajri antierozionale complexe i eficace executate n anii 75 77 pe uniti naturale din bazinul hidrografic Berheci, n perioada de referin se constat o diminuare drastic a suprafeelor pe care s-au practicat sistemele antierozionale de cultur (tabel nr.3). Faptul acesta este evideniat n primul rnd prin creterea de aproximativ 24 de ori a suprafeei arabile lucrate pe linia de cea mai mare pant, care de la 44 ha n anul 1990 a ajuns la 1052 ha n anul 2000. Concomitent cu extinderea terenurilor lucrate deal vale, suprafaa exploatat dup direcia general a curbelor de nivel s-a micorat de 2,3 ori, culturile n fii aplicndu-se n prezent pe o ntindere de 4,7 ori mai mic dect n 1990. Sistemul cu benzi nierbate se practic astzi pe o suprafa de 2,5 ori mai redus, iar cultivarea pe terase banchet i agroterase a sczut cu 62 %.

D. Ambru,and G. Biali / Ovidius University Annals of Constructions 2, 13-15 (2000) Tabel nr.3 Evoluia sistemelor antierozionale de cultur Sistemul nainte de 1991 ha % Deal vale 44 2,5 Pe curbele de nivel 897 51,1 Culturi n fii 512 29,1 Benzi nierbate 218 12,4 Agroterase 86 4,9 Actualmente ha % 1052 63,4 383 23,1 108 6,5 85 5,1 32 1,9 4. Concluzii

15

Cauza principal a acestor modificri negative ntr-o perioad de numai civa ani rezid, att n frmiarea solelor mari din cadrul fostelor C.A.P.uri n parcele mici (cele mai multe avnd ntre 0,10 2,0 ha) prin punerea n posesie proprietarilor de drept, predominant pe vechile amplasamente cunoscute ca necorespunztoare n privina proteciei i conservrii solului, ct, mai ales, n orientarea pe versani a cestor mici proprieti de form dreptunghiular sau trapezoidal cu latura lung pe linia de cea mai mare pant. Unele dintre aceste parcele traverseaz taluzuri de terase, executate anterior pe terenul arabil sau n fostele plantaii viti pomicole sau sunt presrate n masive de puni afectate de eroziuni i alunecri. Suprafeele pe care s-au mai meninut unele lucrri antierozionale au fost cele exploatate n sistem asociativ (privat sau cu capital de stat). n absena msurilor i lucrrilor practicate pn nu demult n scop antierozional, actualmente se constat o accelerare a eroziunii i a altor procese de degradare a terenurilor n pant, scderea capacitii de producie a solurilor, a cror consecin direct este diminuarea cantitii i calitii recoltelor, majorare apreciabil a costurilor lucrrilor agrotehnice, colmatarea cilor de comunicaii, poluarea apelor i creterea ritmului de colmatare a acumulrii Antoheti (fapt evideniat prin msurtori efectuate n aceast perioad de ctre S.C.C.C.E.S. Perieni Brlad).

1. Parcelarea terenurilor, ndeosebi arabile, pe vechile amplasamente a determinat apariia unor loturi orientate cu latura lung pe linia de cea mai mare pant, implicnd i executarea lucrrilor agricole n acelai sens, contravine celor mai elementare reguli de prevenire i combatere a eroziunii solului. 2. mprirea terenurilor arabile n parcele mici i foarte mici, n general sub 2 ha, precum i lipsa prevederii unor scheme de drumuri agricole, au condus la deteriorarea i chiar lichidarea unor sisteme existente de c.e.s. 3. Absena cunotinelor tiinifice n rndul actualilor deintori privai, privind consecinele eroziunii asupra solului, a produciei agricole i scderii nivelului de trai, favorizeaz exploatarea necorespunztoare a acestor terenuri. 4. Dorina unor proprietari de a obine rnduri de vie din deal n vale n plantaiile viticole amenajate n terase, a produs grave deteriorri teraselor. 5. Defriarea de ctre noii proprietari de terenuri a unor suprafee excesiv degradate prin eroziune sau ravenare, care au fost mpdurite n anii trecui, contribuie la creterea potenialului erozional i de torenialitate. 6. Se remarc abandonarea de ctre actualii proprietari a unor suprafee de teren situate pe pante mai mari 15 16 %, greu mecanizabile, sau situate pe soluri subiri, introduse n circuitul arabil n perioada 1975 1989 ca urmare a politicii de extindere a suprafeelor arabile, datorit produciilor agricole extrem de sczute i refuzului mecanizatorilor de a executa lucrri n astfel de condiii. Aceast situaie va conduce la erodarea rapid a terenurilor respective, precum i la producerea de prejudicii diferitelor obiective social economice situate n aval.



Influena pierderilor de sarcin n ocul hidraulicDumitru Ion ARSENIE Mihai FLOREAIchinur OMER

Facultatea de Construcii, Universitatea OVIDIUS din Constana, Constana, 8700, Romnia __________________________________________________________________________________________ Rsume Dans ce rapport on a tudi linfluence des pertes de charge sur les rsultats de calcul du choc hydraulique. On a constat que laccroissement des pertes de charge, respectivement du coefficient DarcyWeissbach a une influence favorable, en conduisant laccroissement de charge hydraulique minimale dans lvolution du phnomne du choc hydraulique dans le cas dune avarie nergtique dune station de pompage. Mots clfs: choc hydraulique (coup de blier), perte de charge, charge hydraulique. __________________________________________________________________________________________

1. Consideraii teoreticeLiteratura de specialitate din domeniul hidraulicii sistemelor sub presiune consemneaz numeroase contribuii teoretice i metodologice n abordarea problemelor de calcul pentru micrile nepermanente. Metodele de calcul al ocului hidraulic (lovitura de berbec) pot fi clasificate n mai multe categorii, funcie de complexitatea lor. Complexitatea metodelor de calcul i a schemelor de calcul adoptate n practic depinde de importana instalaiei hidraulice i de modul de manifestare a fenomenului de oc hidraulic [1]. n general, se accept c metodele de calcul se mpart n dou mari categorii: metode considerate exacte i metode aproximative. Metodele aproximative se bazeaz pe folosirea unor grafice sau tabele de calcul, care sunt obinute prin prelucrarea i sintetizarea rezultatelor obinute prin metodele considerate exacte sau pe cale experimental, a unor formule aproximative de calcul sau prin simulare analogic. n prezent dezvoltarea extraordinar a mijloacelor de calcul automat calculatoarele programabile i pe baza lor, perfecionarea continu a metodelor de calcul numeric, practic nu mai justific utilizarea metodelor aproximative. Cea mai utilizat metod de calculul ocului hidraulic prin simulare numeric este n prezent metoda caracteristicilor. Aceast metod s-a impus deoarece asigur o precizie mai bun a calculelor dect alte metode, permite considerarea n calcule a unei mari varieti de condiii la limit i poate fi utilizat i la calculul sistemelor complexe de conducte. Esena metodei este urmtoarea: - pornind de la condiiile iniiale cunoscute pentru t=t0 n fiecare nod de calcul al schemei hidraulice, adic cunoscnd valorile H i V n toate seciunile de calcul i preciznd intervalul de timp de calcul t, se pot calcula valorile V ale vitezei i valorile H ale nlimii piezometrice, n orice seciune de calcul, n momentele ulterioare de timp, folosind sistemul de ecuaii cunoscute [1]:

V j ,i +1 = H j ,i +1

g t 1 V j 1,i + V j +1,i + c H j 1,i H j +1,i 2 D V j 1,i V j 1,i + V j +1,i V j +1,i 2

(

)

(

)

c ct 1 V j 1,i V j 1,i V j +1,i V j +1,i = H j 1,i + H j +1,i + V j 1,i V j +1,i 2 g 2 gD

(

)

(

)

(1)

ISSN- 12223-7221


18

Influena pierderilor de sarcin n ocul / Ovidius University Annals of Constructions 2, 17-21 (2000) - considerarea celeritii ca o mrime constant cu temperatura i presiunea etc. Calea pentru mbuntirea preciziei calculelor de oc o constituie aprofundarea studiilor teoretice i experimentale pentru determinarea cu exactitate a influenei factorilor de mai sus i a altora i pe aceast cale, perfecionarea metodei de calcul. n lucrarea [5], autorii au efectuat un studiu sistematic privind influena variaiei relative a celeritii i a variaiei relative a momentului de inerie a agregatului de pompare, asupra rezultatelor calculelor la oc hidraulic pentru o instalaie de pompare. n prezenta lucrare au fost extinse aceste studii i asupra influenei variaiei pierderii de energie ca urmare a modificrii coeficientului de rezisten hidraulic Darcy - Weissbach (). Variaia coeficientului de rezisten hidraulic depinde direct de variaia rugozitii absolute a conductei k. n timp, valorile lui k se modific datorit oxidrii conductelor, datorit depunerilor sau mbtrnirii instalaiei. 2. Exemplu numeric Studiul de caz a fost efectuat prin calcul numeric automat, pentru aceeai instalaie hidraulic de pompare considerat i n studiile anterioare i prezentat n fig. nr. 1:

unde: j 1, j, j+1 seciuni de calcul i, i+1 momente de timp D diametrul c celeritatea coeficientul de rezisten hidraulic g acceleraia gravitaiei x - pasul de timp de calcul t = c Dei metoda caracteristicilor este considerat o metod de calcul cu o precizie bun, se semnaleaz frecvent diferene uneori apreciabile ntre rezultatele calculelor i cele ale msurtorilor directe efectuate pe instalaii din laborator sau din natur. Sursa acestor diferene o constituie o serie de ipoteze simplificatoare nc acceptate n calculul ocului hidraulic, cunoaterea insuficient a influenei unor factori care intervin n fenomenul fizic, determinarea imprecis a unor parametrii iniiali [2], [3], [4]. Exemplificm n acest sens: - neglijarea sau considerarea n calcule n mod simplificat a influenei aerului liber - considerarea pierderilor de sarcin ca n regimul permanent de curgere - neglijarea comportrii elastice a ansamblului instalaie lichid aer - neglijarea influenei unor factori termodinamici

Fig. nr. 1 Schema instalaiei de pompare Instalaia de pompare are urmtoarele caracteristici: Q=8,5m3/s, H61m, L=1200 m. Studiul influenei variaiei lui asupra rezultatelor calculelor de oc hidraulic s-a efectuat

Rezultatele calculelor numerice efectuate cu metoda caracteristicilor sunt prezentate sub form grafic n graficele din figurile nr. 25.

ref = 0,015824 ikref = 0,751mm

considernd urmtoarele valori de referin:

D.I. Arsenie et al. / Ovidius University Annals of Constructions 2, 17-21(2000)

19

0,6 0,5 Hmin /H0 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,8 1 1,2 / ref 1,4 1,6

sectiunea 1 sectiunea 4 sectiunea 7 sectiunea 11

Figura 2 Variaia sarcinii hidraulice minime (Hmin) datorit coeficientului de rezisten Darcy Weissbach ()

0,07 0,06 Hmin /H0 0,05 0,04 0,8 0,9 1 / ref 1,1 1,2

Figura 3 Dependena ntre parametrii

H min i ref H0

pentru seciunea cea mai apropiat de pomp

20

Influena pierderilor de sarcin n ocul / Ovidius University Annals of Constructions 2, 17-21 (2000)sectiunea 1 sectiunea 4 sectiunea 7 sectiunea 11

1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,8 1 1,2 / ref 1,4 1,6

Hmin/Hminref

Figura 4. Variaiei coeficientului de rezisten () n funcie de deprtarea seciunii de calcul fa de pomp.

k/kref

1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,8 0,9 1 / ref 1,1 1,2

Figura 5 Dependena dintre parametrul

k i parametrul . ref k ref

3. Concluzii 1. n graficul din Fig. 2 se observ c variaia sarcinii hidraulice minime (Hmin) ce apare n ocul hidraulic, variaia datorat modificrii coeficientului de rezisten Darcy Weisbach () este aproximativ aceeai pentru toate seciunile de-a lungul conductei (sarcina hidraulic de referin H0 este aceeai pentru toate seciunile, fiind chiar nlimea de pompare). n graficul din Fig. 3 se reprezint, la o scar diferit H min i pentru dependena ntre parametrii ref H0 seciunea cea mai apropiat de pomp.

D.I. Arsenie et al. / Ovidius University Annals of Constructions 2, 17-21(2000)

21

parametrului de la valoarea 0,9 la 1,1 conduce refla o variaie a parametrului

Se observ c pentru seciunea studiat o variaie a

H min de la valoarea H0 0,05 la valoarea 0,06. Cu alte cuvinte o variaie de circa 20% a primului parametru a condus la o variaie aproximativ egal a celui de al doilea parametru. Deci, o eroare cu un procent oarecare (p%) a determinrii coeficientului de rezisten hidraulic va conduce la variaia sarcinii hidraulice minime aproximativ cu acelai procent. Se observ c creterea coeficientului de rezisten hidraulic are efect favorabile asupra ocului hidraulic. 2. Dac se consider variaia n raport cu acelai parametru dar sarcina hidraulic de referin se ia diferit de la seciune la seciune (Fig. nr.4) i anume sarcina hidraulic minim din situaia de referin, atunci toate curbele vor trece prin punctul de coordonate (1;1). Apare astfel foarte clar faptul c influena variaiei coeficientului de rezisten () scade pe msura ndeprtrii seciunii de pomp. Creterea acestui coeficient are un efect favorabil asupra valorii minime, ducnd la creterea valorii sarcinii hidraulice. Pentru exemplul studiat se poate aprecia c exist o relaie funcional liniar ntre H min i . n ceea ce privete parametrii ref H min ref

caz legtura ar putea fi aproximat printr-o relaie liniar (cu o eroare mai mare) sau printr-o relaie parabolic. n orice caz se observ c variaia k este mai rapid dect aceea a parametrului k ref

. Astfel, la o variaie de la 0,9 la ref 1,1 a parametrului , corespunde o variaie de la refparametrului 0,6 la 1,6 a parametruluik , deci o variaie de k ref

cinci ori mai mare. Avnd n vedere erorile posibile n evaluarea parametrului de rugozitate, aceast dependen este favorabil, n sensul c erori relativ mari n evaluarea parametrului de rugozitate conduc la erori mult mai mici n evaluarea coeficientului de rugozitate hidraulic. 4. Bibliografie [1] M. Popescu, D. I. Arsenie, Metode de calcul hidraulic pentru uzine hidroelectrice i staii de pompare, 1987, Ed. Tehnic Bucureti. [2] U. Streeter, E. Wylie, Hydraulic transient, 1967, Mc. Graw Hill, New York,. [3] H. Chaudry, Applied hydraulic transients, (Second Edition), 1987, Von Nastrand Reihold Company. [4] M. Florea, Contribuii la studiul micrilor nepermanente sub presiune, 1997, Tez de doctorat, Constana. [5] D.I. Arsenie, M. Florea, I. Omer, Considrations sur la prcisions des calcules du coup de blier (choc hydraulique), 2000, Buletinul tiinific al Universitii Politehnica din Timioara, tom 46 (60).

seciunea de calcul cea mai apropiat de pomp relaia este aproximativ chiar de egalitate H min . ref H min ref 3. Variaia coeficientului de rezisten hidraulic este legat de variaia rugozitii absolute conductei (k). n graficul din Fig. 5 este reprezentat legtura dintre variaia parametrului parametrului

i variaia ref

k . Se observ c n acest k ref



Lovitura de berbec n cazul conductei compuseDumitru Ion ARSENIE Mihail POPESCU Ichinur OMER Claudiu NIESCU

Facultatea de Construcii, Universitatea OVIDIUS din Constana, Constana,8700, Romnia __________________________________________________________________________________________ Rsume Dans ce rapport on prsent linfluence de la modification rapide de la section sur le phnomne du choc hydraulique et spcialement sur la valeur minime de la charge hydraulique dans le cas dune avarie nergtique (larrt des pompes cause de linterruption de lalimentation avec lnergie lectrique). On a constate un effet favorable laugmentation de la section, respectivement un effet dfavorable la dcroissance de la section. Mots clfs: choc hydraulique (coup de blier), charge hydraulique, avarie nergtique. __________________________________________________________________________________________ 1. Consideraii teoretice pentru linia caracteristic invers (C-), care reprezint unda ce se propag n sensul negativ al axei Ox:VP VB g ( H P H B ) + V B V B t = 0 c 2D

Lucrarea se ncadreaz n metoda caracteristicilor de rezolvare a problemei ocului hidraulic (loviturii de berbec), metoda matematic dezvoltat de Riemann i aplicat n tehnic pentru prima dat de Schneider i Bergeron. n [1] s-au dat relaiile de calcul ale liniilor caracteristice aferente tronsoanelor curente de conduct (folosind exprimarea n diferene finite) ntre punctele P i A, respectiv ntre punctele P i B.

(2)

n afar de aceste relaii mai dispunem de dou relaii cinematice, reprezentnd propagarea undelor, considerat uniform: - pentru linia caracteristic direct

ti+1 t C+

P CB xP xB x A xA

x P x A = c(t P t A )- pentru linia caracteristic inversx P x B = c(t P t B )

(3)

t

(4)

ti

x

xFig. 1.

pentru linia caracteristic direct (C+), care reprezint unda ce se propag n sensul pozitiv al axei Ox: g (1) V P V A + (H P H A ) + V A V A t = 0 c 2D

n aceste relaii, notaiile sunt cele din lucrarea citat, notaii uzuale: VA, VP, VB viteze n seciunile respective, g acceleraia gravitaional, c celeritatea undelor, - coeficient de rezisten hidraulic Darcy-Weisbach, D diametrul conductei, t pasul de timp, x distana dintre seciunile de calcul. Cunoscnd valorile (V, H) la momentul ti n punctele A, B, de abscise xA=xj-1 respectiv de abscise xB=xj+1 se pot calcula, prin rezolvarea sistemului format de ecuaiile (1) i (2), valorile (V, H) la momentul ti+1 n punctul P de abscis xj. 2000 Ovidius UniversityPress

ISSN- 12223-7221

24

Lovitura de berbec n cazul conductei / Ovidius University Annals of Constructions 2, 23-29 (2000)g t 1 V j 1,i + V j +1,i + c H j 1,i H j +1,i 2 D V j 1,i V j 1,i + V j +1,i V j +1,i 2

V j ,i +1 =

(

)

(

)

(5)

H j ,i +1 =

1 c ct V j 1,i V j 1,i V j +1,i V j +1,i H j 1,i + H j +1,i + V j 1,i V j +1,i 2 g 2 gD

(

)

(

)

(6)

Pe lng aceste relaii, n practica curent de calcul al ocului hidraulic se mai ntlnesc seciuni de calcul cu diferite particulariti, n [1] fiind prezentate relaiile de calcul pentru: seciune de capt aval (amonte) prevzut cu van cu nchidere programat seciune de capt amonte (aval) cu rezervor cu nivel constant seciune cu castel de echilibru seciune cu rezervor de aer seciune de calcul cu ramificaie seciune de calcul cu racord seciune de calcul cu scurgere din conduct seciune de calcul cu pomp sau turbin seciune de calcul cu cavitaie Prezenta lucrare completeaz aceast enumerare stabilindu-se relaiile care urmeaz a fi folosite n cazul unei seciuni de calcul n care se produce o schimbare brusc a diametrului conductei,

trecndu-se de la o conduct din stnga seciunii de calcul, creia i corespund parametrii Dj(s), j(s), c j(s) la o seciune cu parametrii Dj(d), j(d), c (d) j . n aceast situaie problema va avea patru mrimi necunoscute, necesar a fi determinate la momentul i+1 i anume Vj(s), V j(d), Hj(s), H j(d). Pentru aflarea acestor relaii pe lng cele dou ecuaii de tip (1) i (2), adaptate corespunztor mai sunt necesare urmtoarele dou ecuaii: ecuaia de continuitate

Qj(s)= Qj(d)

Vj,i+1(s)Dj(s)2= Vj,i+1(d)Dj(d)2

ecuaia de micare (Bernoulli) care n acest caz utilizeaz formula Carnot-Borda pentru exprimarea pierderii de sarcin la schimbarea brusc de seciune (hrs) formula Carnot-Borda

hrs

(V =

( d )2 j

V j( s )2

2g

) = V

(s) j V j( d )

V j( d ) V j( d ) V j( d ) V j( d ) D(j d )2 = ( s )2 1 1 Dj 2g 2g

2

2

(7)

=1

1 n cazul sensului de curgere caruia i corespunde o marire brusc a sectiunii 2 n cazul sensului de curgere caruia i corespunde o micsorare brusc a sectiunii

(8)

ecuaia lui Bernoulli:

D.I.Arsenie et al. / Ovidius University Annals of Constructions 2, 23-29 (2000)

25

) H (j ,si +1

D (j d )2 V j(,id+)1 V j(,id+)1 (d ) = H j ,i +1 + 1 D ( s )2 2g j

2

(9)

n consecin, sistemul celor patru ecuaii care permit determinarea celor patru valori necunoscute devine: j 1 g V j(,is+)1 V j 1,i + H (s ) H j 1,i + V j 1,i V j 1,i t = 0 j ,i + 1 c j 1 2 D (js )

(

)

(10)

V j(,id+)1 V j +1,i

g c j +1

(H

dj ,i + 1

H j +1,i +

)

j +12D d j

V j +1,i V j +1,i t = 0

(11)

V j(,is+)1 D (j s )2 = V j(,id+)1 D (j d )2

(12)

H (s )

j ,i +1

(d )2 V j(,id+)1 V j(,id+)1 (d ) + D j = H j ,i +1 1 D (s )2 2g j

(13)

Dac din acest sistem se elimin mrimeaV j(,is+)1

modific, iar relaia (10) devine:

prin relaia (12), relaiile (11) i (13) nu se D (j d ) j 1 g V H ( d ) H j 1,i + + V j 1,i V j 1,i t = 0 j 1,i + (s) j ,i + 1 c j 1 2 D (js ) Dj 2

V j(,id+)1

(

)

(14)

Din noul sistem de trei ecuaii cu trei necunoscute se elimin mrimea H j ,i +1 folosind(s)

relaia (13), ceea ce face ca relaia (11) s rmn neschimbat i relaia (14) s se schimbe n:

V (d ) C

2 2 D (jd ) D (jd )2 V j(,d ) C j 1 j 1 i (d ) j ,i + 1 j 1 (s ) + D (s )2 1 2C + gH j ,i +1 == gH j 1,i + C j +1V j +1,i 2 D (s ) V j +1,i V j +1,i t (15) Dj j +1 j j

26

Lovitura de berbec n cazul conductei / Ovidius University Annals of Constructions 2, 23-29 (2000)) ) c j +1V j(,d+1 gH (jdi +1 = c j +1V j +1,i gH j +1,i i ,

c j + 1 j +1 2 D (j d )

V j +1,i V j +1,i t

(16)

Se adun cele dou relaii, ceea ce conduce la eliminarea necunoscuteiH (j ,d+)1 i

obine relaii mai simple s-a fcut n formula Carnot-Borda aproximaia) V j(,d+1 V j(,d ) , care i i

rmnnd

o

singur ecuaie cu necunoscuta V j(,id+)1 . Pentru a se (d ) = 1 + C j 1 V j ,i +1 C j +1 +

introduce o eroare neglijabil (sub 0,1%) n calcule rezultnd n final:1

g H j 1,i H j +1.i C j +1

(

2 (d ) 2 V (d ) D (jd ) C j 1 + D j 1 j ,i V V j 1,i + j +1,i + D (js ) 2C j + 1 D (js ) C j +1

) t C j 1 j 1 + j +1 V 2 C j +1 D (s )j

(17)

D (d )j

j + 1,i V j + 1,i

Pentru celelalte necunoscute rezult relaiile urmtoare, n careV j(,id+)1

cunoscut:

este considerat de acum

) ) H (jdi +1 = H j +1,i + C j +1 V j(,d+1 V j +1,i + i ,

(

)

C j +1 j +1 2 gD (jd )

V j +1,i V j +1,i

(18)

2 (d ) ( s ) = V (d ) D j V j ,i +1 j ,i +1 (s )

D j

(19)

(d ) 2 V (d ) V (d ) j ,i +1 j ,i +1 (s ) = H (d ) + D j 1 H j ,i +1 j ,i +1 D (s ) 2g j

2

(20)

2. Exemplu numeric Se consider: H061m, Dref=2m, Q0=8,5m3/s, D de la 1,25m la 3m cu pasul de 0,25m.


27

0,6 0,4

Sectiunea 1

Hmin/H0

0,2 0 0,5 -0,2 -0,4 -0,6

Sectiunea 70,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7

Sectiunea 8 stanga

d/drefH min d ca funcie de parametrul d ref H0

Fig. 2.a)-Variaia parametrului

0,014 0,012 0,01

S ectiunea 8 dreapta S ectiunea 9

H m in /H 0

0,008 0,006 0,004 0,002 0 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7

S ectiunea 12

d/dref

Fig. 2.b) Variaia parametrului

H min d ca funcie de parametrul d ref H0

28

Lovitura de berbec n cazul conductei / Ovidius University Annals of Constructions 2, 23-29 (2000)

3 2

Sectiunea 1

Hmin/Hminref

1 0 0,5 -1 -2 -3

Sectiunea 70,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7

Sectiunea 8 stanga

d/dref

Fig. 3 a) Variaia parametrului

d H min ca funcie de parametrul H min ref d ref

1,6 1,4 1,2

S ectiunea 8 dreapta S ectiunea 9

H m in /H m in re f

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7

S ectiunea 12

d/dref

Fig. 3 b) Variaia parametrului

d H min ca funcie de parametrul H min ref d ref

3.Concluzii


29

1. n graficele din Fig. 2 (a i b) s-a reprezentat H min ca funcie de parametrul variaia parametrului H0 d (H0 nlimea de pompare, dref=2m). Se d ref constat c prin reducerea diametrului att n prima jumtate a lungimii conductei ct i n a doua jumtate, sarcina hidraulic minim (Hmin) scade semnificativ, ceea ce reprezint un efect defavorabil. ntre cele dou alternative scderea lui Hmin este mai accentuat n cazul n care scderea diametrului s-a produs pe prima jumtate a conductei fa de cazul n care scderea diametrului s-a produs n a doua jumtate. Evident la mrirea diametrului se constat un efect favorabil n sensul creterii sarcinii hidraulice minime.

2. Graficele din Fig. 3 (a i b) prezint acelai efect exprimat ns n alt mod, aici reprezentndu-se H min ca funcie de variaia parametrului H min ref parametruld d ref

. Aici Hmin

ref

reprezint sarcina

hidraulic minim n ocul hidraulic pe conducta de referin de diametru constant (dref =2m). Din aceste grafice mai rezult c influena relativ a variaiei diametrului scade pe msura ndeprtrii seciunii de pomp (de seciunea de unde se genereaz trenul de unde). 5. Bibliografie [1] M. Popescu, D. I. Arsenie, Metode de calcul hidraulic pentru uzine hidroelectrice i staii de pompare, 1987, Ed. Tehnic, Bucureti.



Exemplu de calcul al irigaiilor n brazde a unor terenuri drenateRobert BEILICCI, Erika BEILICCI

Universitatea Politehnica Timioara, Timioara, 1900,Romnia __________________________________________________________________________________________ Abstract The example was used to illustrate variably unsaturated water flow and solute transport in furrow irrigation into a drained profile. The governing flow and transport equations are solved numerically using Galerkin type linear finite element schemes. We obtain the concentration front, the pressure head profile and velocity profile. Keywords: Drained profile, furrow irrigation, finite element. __________________________________________________________________________________________ 1. Introducere n lucrarea de fa se prezint o metod numeric de calcul hidraulic al irigailor n brazde a unor terenuri drenate. Metoda numeric se bazeaz pe metoda elementului finit i a fost aplicat prin intermediul unui program de calcul SWMS_2D. Programul de calcul rezolv ecuaiile lui Richards pentru ecuaiile de micare n domeniul saturat sau nesaturat respectiv ecuaiile convectivdispersive pentru ecuaiile de transport. Aceste ecuaii care guverneaz micarea sunt rezolvate numeric utiliznd schema Galerkin caracteristic metodei elementelor finite. Discretizarea domeniului este posibil n dou variante i anume una rectangular de dimensiuni egale sau diferite respectiv o discretizare n elemente triunghiulare de mrimi egale sau diferite. 2. Studiul de caz S-a utilizat un domeniu transversal cuprins ntre dou brazde, brazdele fiind asumate ca nite canale de irigaii de seciune trapezoidale. Acest domeniu sa discretizat cu ajutorul unor elemente de form triunghiular de suprafee diferite obinndu-se un domeniu discretizat ca cel prezentat n Figura1. Drenul s-a considerat de form circular situat la mijlocul distanei dintre brazde.

Fig. 1. Discretizarea domeniului

ISSN-12223-7221


32

Exemplu de calcul al irigaiilor n brazde / Ovidius University Annals of Constructions 2, 31-35 (2000)

Utilizarea unei discretizri cu elemente triunghiulare diferite a permis o discretizare mai fin n zonele de interes mai mari ( n jurul drenului, respectiv a canalului de irigare). Calculul s-a efectuat cu un pas de timp de 5 zile pe o perioad total de 90 de zile pentru urmrirea n

timp a curbelor de infiltraii i a problemei de transport. Caracteristicile terenului precum i parametrii necesari rezolvrii problemei de transport sunt date pentru un teren n domeniul nesaturat i sunt cei prezentai n Tabelul.

Tabelul 1 Caracteristicile terenului i parametrii necesari rezolvrii problemei de transport Parametrii hidraulici Parametru Valoarea 0.46 0.034 0.06 (cm/zi) 1.39 (1/m) 1.37 Parametrii de transport Parametru Valoarea 1400 (kg/m3) 0.001 (m2/zi) 0.01 (m) 0.001 (m) 0 0 0 1

s =m =k r =aKs = Kk

Dd DL DT

n

k

w sc0

nlimile piezometrice n domeniul studiat (hidroizoipsele) sunt prezentate n figurile 2,3 la intervale de timp de 5,30,60,90 zile. n urma rulrii s-

a observat c dup 30 de zile s-au stabilizat nlimile piezometrice rezultnd hidroizoipse identice pentru timpii mai mari de 30 de zile.

Fig. 2. nlimile piezometrice (cm) dup 5 zile

R. Beilicci et al. / Ovidius University Annals of Constructions 1, 31-35 (2000)

33

Fig. 3. nlimile piezometrice (cm) dup 30,60,90 zile

Fig. 4 Concentraiile dup 5 zile


34

Exemplu de calcul al irigaiilor n brazde / Ovidius University Annals of Constructions 2, 31-35 (2000)



Variaia concentraiilor n timp este prezentat n figurile 4,5,6,7 caracteristicilor timpilor de 5,30,60,90 zile.

Cmpul vitezelor este determinat analog cu observaia c ea se stabilizeaz dup 5 zile rmnnd aproximativ identic pe perioada urmtoare.

Fig. 8 Cmpul vitezelor (cm/zi) dup 5,30,60,90 zile

R. Beilicci et al. / Ovidius University Annals of Constructions 1, 31-35 (2000)

35

5. Bibliografie [1] Bear J., Bachmat J., , Introducing to Modeling of Transport Phenomena in Porous Media, 1992, Kluver Academic Publishers Netherlands, Dordrecht [2] David I., , Grundwasserhydraulik, 1998, Vieweg, Wiesbaden [3] Simunek J., Vogel T., Van Genuchten M., The SWMS_2D Code for Simulating Water Flow and Solute Transport in Two-Dimensional Variably saturated Media, 1994, U.S. Salinity Laboratory USA, Riverside



Soluii analitice n modelarea bidimensional a acviferelorRobert BEILICCI Erika BEILICCI

Universitatea Politehnica Timioara, Timioara, 1900, Romnia __________________________________________________________________________________________ Abstract Most analytic solutions are restricted to relatively simple geometries. This limitation may be overcome by superpositioning many analytic solutions, allowing the total solution to meet irregular boundary conditions. The functions that are superpositioned are associated with particular aquifer features. Some of the functions contain parameters that are unknown when the problem is posed. These unknowns are determined by specifying boundary conditions at control points located on or near the aquifer features. Keywords: groundwater, analytic groundwater flow model __________________________________________________________________________________________ 1. Introducere b3 La baza modelului micrii stau soluiile analitice determinate din ecuaii difereniale pentru micarea apei n acvifere. Micarea este modelat ntr-un plan x,y orientat orizontal sau ntr-un plan x,y orientat vertical (n cazul micrilor pe vertical). Majoritatea soluiilor analitice sunt valabile doar n cazul unor geometrii simple, neconvenient care poate fi eliminat prin suprapunerea soluiilor particulare astfel nct se obin soluii ce rezolv probleme complexe ale micri n acvifere. Prin suprapunere apar nite parametri necunoscui care vor fi eliminai prin condiii de frontier specifice n anumite puncte de control sau pe contururi. Astfel se obin sisteme de ecuaii liniare determinate a cror soluii verific ecuaiile difereniale ce guverneaz micarea n acvifer cu excepia punctelor singulare. 2. Soluiile ecuaiilor difereniale ce guverneaz micarea apei n acvifer. Acviferul are dou straturi distincte i anume: stratul inferior de conductivitate hidraulic k1 i grosime H1 i stratul superior de conductivitate hidraulic k2 i grosime H2. Micarea este cu nivel liber sau sub presiune dup cum micarea se efectueaz n ambele straturi sau doar ntr-un singur strat (Fig. 1). k1 k2 b2

b1

Fig.1 Acviferul pe dou straturi. Cotele straturilor acviferelor se determin cu relaiile:b2 = b1 + H 1 b3 = b 2 + H 2

(1)

Potenialul micrii este dat de relaiile:=1 k1 ( b1 )2 2 1 2

(b1 b2 ) (b2 b3 ) (2) ( b3 )

= k1 H 1 ( b1 ) + k2 ( b2 )2 + C

= k1 H 1 ( b1 ) + k2 H 2 ( b2 ) + D

Micarea uniform este caracterizat de potenialul uniform dat de relaia (3) unde Q0 este mrimea debitului n micare uniform. 2000 Ovidius University Press

ISSN- 12223-7221

38 Soluii analitice n modelarea bidimensional. / Ovidius University Annals of Constructions 2, 37-4 0(2000)

= Q0 z e i

(3)

Puurile n micare staionar determin potenialele din relaia (4) iar n micare nestaionar pe cele din relaia (5) determinate de debitul din pu Q (pozitiv la extracie i negativ la injecie).

=

Q ln (z z 0 ) 2

(4)

=

Q W( u ) 4

(5)

n cazul infiltraiilor potenialele sunt date de relaiile (6) i (7) (pe ntregul domeniu sau pe zone circulare de raza R).

= N A X 2 + B Y 2=N R2 r2 4

(

)

(6) Figura 2. Domeniul studiat (7)

(

)

3. Cazul studiat Cazul studiat const ntr-un domeniu ce cuprinde trei puuri de extracie (5000, 9000, 6000 m3/zi) o zon de infiltraie, o zon heterogen. Acviferul a fost considerat un acvifer sub presiune (deci cu dou straturi de 1000, 85 m grosime i conductibilitate hidraulic de 5, 15 m/zi) Figura 2. Condiiile de margine const n nlimea piezometrice impuse pentru zonele respective (dup cum sunt prezentate n hidroizoipse), caracteristici ale zonei heterogene (conductibilitate hidraulic de 36 m/zi), coeficientul Leakage pentru zona de infiltrare (0.074). Calculul s-a efectuat cu un program de calcul TWODAN ce permite utilizarea a 100 de puuri, 20 zone impermeabile, 100 zone de infiltraii, 400 zone de nlimi piezometrice impuse, utilizarea acviferelor cu nivel liber sau sub presiune. n urma rulrii programului s-a obinut trasarea hidroizoipselor precum i a traiectoriei micrii pe ntreaga zon sau pe anumite subzone, fiind detailate zonele puurilor (Figura 3,4,5,6).

Figura 3 nlimi piezometrice

R. Beilicci and E. Beilicci / Ovidius University Annals of Constructions 2, 37-40 (2000)

39

Figura 4 nlimi piezometrice i traiectoria micrii n zona puului 1

Figura 5 nlimi piezometrice i traiectoria micrii n zona puului 2

40 Soluii analitice n modelarea bidimensional. / Ovidius University Annals of Constructions 2, 37-4 0(2000)

Figura 6. nlimi piezometrice i traiectoria micrii n zona puului 3 4. Concluzii Prin utilizarea metodelor analitice aplicate n programe de calcul se pot gsi soluii exacte pentru probleme complexe ale micri n acvifere, soluii care pot fi comparate cu soluiile numerice astfel fiind posibil o verificare a acestora. 5. Bibliografie [1] Bear J., Verruijt A., Modeling Groundwater Flow and Pollution, 1992, Reidel Publishing Company Holland, Dordrecht [2] David I., Grundwasserhydraulik, 1998, Vieweg, Wiesbaden [3] Fitts R., TWODAN Two-Dimensional Analytic Groundwater Flow Model, 1995, USA, Scarborough



O abordare energetic a hidraulicii conductelor sub presiuneVictor BENCHE, Virgil-Barbu UNGUREANU, Ovidiu-Mihai CRCIUN

Universitatea "Transilvania"din Braov, Braov,3400 ,Romnia __________________________________________________________________________________________ Abstract:The paper presents an analytical study of carrying installations for gaseous fluids based on the determining equation for the thermogasdynamic process of the real fluid. We propose two significant indicators: the discharge coefficient and the power carrying efficiency. The proposed original equations hard correct the maximum ideal performances of these installations and contribute to a cheap design and efficient interventions. Keywords: Hydraulics, carrying installations, gaseous fluids. __________________________________________________________________________________________ 1. Introducere Se consider o instalaie hidraulic prezentnd schema: un generator; o conduct principal sub presiune; organe de nchidere, reglaj, aparatur de circuit (de siguran .a.). Pentru fluide inexpansibile se definete coeficientul de debit ca raport dintre debitul volumic real i cel maxim ideal:1 2 (1) + = ( + ech.tot ) = + 4R l l + cu ech.tot = ech.tot = 4R 4R (2) n care: l i R sunt lungimea geometric i raza hidraulic a conductei; -suma coeficienilor de 1 2

(4) = h = , N i .am n care: pi.am,Ni.am sunt presiunea i puterea hidraulic la intrarea amonte a conductei; p i N p .tr -cderea de presiune i puterea hidraulic pierdut prin transportul fluidic prin conduct. Pentru fluide expansibile sunt utilizate relaiile conservrii energiei, continuitii, politropei i de stare. Practic, curgerea fluidului poate fi: prin conducte lungi, neizolate, cu viteze medii-izotremic; prin conducte izolate termic sau prin poriuni scurte de conduct, orificii, ajutaje, organe de reglare i cu viteze mari adiabatic. Energia specific de frecare vscoas liniar i disiprile locale n rezistene hidraulice individuale se transform n cldur, compensnd parial sau total scderea de temperatur datorit expansiunii fluidului. Autorii au definit [1],[2] o formul de calcul a coeficientului de debit al instalaiei, avnd expresia: , (5) 2 n +1 2 2 n n 1 n f 3 F n care F, f sunt seciunile conductei magistrale, respectiv de alimentare (o reducie), iar 1 , 2 , 3 raportul presiunilor la intrarea n conduct i din 2000 Ovidius University Press

tr =

N i .am N p .tr

1

rezisten hidraulic local; lech.tot i ech.tot lungimea i coeficientul de rezisten echivalent total; i coeficientul Coriolis i coeficientul Darcy, dependeni de regimul curgerii fluidelor (Reynolds) i de rugozitatea relativ a peretelui interior al conductei. Se definesc randamentul hidraulic al conductei sau raportul presiunilor i randamentul de transport al conductei: p p p h = = i .am = 1 (3) p i .am p i .amISSN-12223-7221

=

2

2 3n

n +1 3 n

42

O abordare energetic a hidraulicii conductelor / Ovidius University Annals of Constructions 2, 41-44 (2000) Coeficientul CT este o corecie explicit de temperatur a fluidului, raport al valorilor absolute de la ieirea i intrarea n instalaie. Formula (7) renun la CT explicit, coninndu-implicit n noua expresie. Coeficientul de debit este un coeficient subunitar care corecteaz sever expresia debitului ideal teoretic maxim (aria seciunii nmulit cu viteza Torricelli), rezultnd din pierderile de energie specific prin rezisten vscoas la curgere (rezistene liniare i locale). Randamentul de transport energetic al instalaiei tr este conceput, pe de o parte, ca un grad de utilizare a capacitii de transport maxime, iar, pe de alt parte, ca un indicator de conservare a energiei intrate "ncredinate" instalaiei.

magistral; din captul conductei fa de cea de la intrare; din consumator fa de cea de la captul conductei. este cderea total de presiune n limitele instalaiei, produs alcderilor pariale pe parcurs, i . Formula (5) consider o instalaie cu maximum trei cderi pariale pe parcurs. n cazul unei scheme mai simple se face i corespunztor egal cu unitatea. Menionm c se consider instalaia fr pierderi volumice de fluid iar n micarea fluidului expansibil, evoluia este politropic cu 1 n k . Se raporteaz energia fluidului la ieirea din instalaie la cea intrat, raportnd capacitatea real de transport fa de cea maxim i se obin: tr = CT 2 , (6)

tr = (7)

n +1 n

[%]

Fig.1 Curbele tr i N p .tr pentru o conduct racordat la o pomp de ap Prezentm n figura 1 un exemplu cuprinzndp i .am = 5 ,5bar , N i .am = 8 ,65 kW ,

tr i N p .tr pentru o conduct racordat la o pompde ap, avnd

n figura 2 prezentm graficul funciei tr ( ) , pentru o conduct de aer, n cazul 1

constructii hidrotehnice

Documents

Transcript of constructii hidrotehnice