Lacul de acumulare

8/10/2019 Lacul de acumulare

1/66

HIDROENERGETIC

CAP.3 LACUL DEACUMULARE


2/66

CAP.3 LACUL DE ACUMULARE3.1. Definiie, clasificri, funciuni

Lacurile de acumularesunt amenajri hidroenergeticei/sau de gospodrirea apelor realizate prinsupranlarea nivelurilor apelor peste cel natural icare rein un volum de apce poate fi utilizat n scopulmodificrii repartiiei n timp a debitelor cursurilor deap.

n majoritatea cazurilor lacurile de acumulare sunt

amenajri artificiale realizate prin bararea transversala cursurilor de ap(baraj frontal). Cele mai multe clasificri ale lacurilor de acumulare se

raporteazla urmtoarele criterii: tipuri constructive,

mod de exploatare, ciclu de regularizare a debitelor,poziie n schema de amenajare.


3/66


Clasificare duptipul constructiv: Lacuri de acumulare cu baraj frontal realizate prin

nchiderea unei seciuni transversale a cursului de apprintr-un baraj ncastrat n cei doi versani care

mrginesc albia rului.


4/66


Lacuri de acumulare laterale poldere nu ntrerup cursulnatural al apei, avnd incinta izolatde acesta printr-un barajlongitudinal cu nchidere n versani, n aval i de cele maimulte ori i la captul amonte. Admisia apei n acest lac sepoate face necontrolat n perioade cu debite mari pe cursul de

ap, respectiv controlat printr-un canal gravitaional sau cu ostaie de pompare.


5/66


6/66


Lacuri de acumulare n zone depresionare presupun unsistem de aduciune al apei de la o sursde ap.

n afara acestor tipuri de acumulri se pot realiza iacumulri speciale:

acumulri pentru apele subterane realizate n cavitisubterane sau n straturile acvifere; acumulri realizate n zona litoralului pentru apele maritime

(centrale mareemotrice).


7/66


Clasificare dupmodul de exploatare: acumulripermanentecare sunt destinate fie asigurrii unui nivel minim al apei fie satisfacerii

folosinelor de ap. Tendina n exploatarea acestora este de a le menine pline. acumulrile nepermanentedestinate atenurii undelor de viitur. Tendina n exploatare este

de a le menine goale. acumulrile mixte att cu o tranpermanentct i cu o trannepermanentdeasupra

nivelului. Clasificare dupciclul de regularizare a debitelor:

cu regularizare zilnic corespunde unui ciclu de golire umplere de o zi; cu regularizare sptmnal presupune acumularea debitelor afluente pe durata maxima

unei sptmni, astfel nct acestea spoatfi uzinate n zilele (orele) cu cerine mai mari nsistemul energetic;

cu regularizare sezonier presupune acumularea unei pri din volumul afluent din sezonulde varn scopul uzinrii acestuia iarna; cu regularizare anual presupune acumularea stocului de apcare nu este necesar a fi

uzinat n perioadele de umplere (ploioase) n scopul posibilitii a fi uzinat n perioadeledeficitare;

cu regularizare multianual acumulrile mari care pot stoca suficient volum de apastfelnct snu existe necesitatea de a mai umple lacul, mai ales ntr-o succesiune de ani

secetoi.


8/66


Clasificare duppoziia n schema deamenajare

La amenajrile hidroelectrice, poziia lacului n cadrul schemeideterminsistemul de regularizare a debitelor (fig. 3.4.). Astfel,clasificarea lacurilor de acumulare duppoziia acestora n

cadrul schemei de amenajare este: acumulri de regularizare direct sunt amplasate pe cursul

principal n apropierea seciunii n care se urmresc efecteleprincipale. Lacurile sunt proprii centralei hidroelectrice fiindlegate direct de aceasta;

acumulri de compensare amplasate fie pe aflueni fie pecursul principal la distanmare de seciunea n care seurmresc efectele principale fie chiar n alt bazin hidrografic din

care se derivapa spre seciunea respectiv. Regularizareaprin compensare apare la centralele hidroelectrice n cascadcare au n amonte un lac de acumulare mare;

acumulri de redresare (regularizare secundar sau tampon) amplasate n aval de una sau mai multe acumulri mari. Rolullor este de a redistribui n timp debitele regularizate deacumularea din amonte prin transformarea debitelor uzinatecare sunt variabile i pulsatorii n debite ct mai uniforme,

pentru protecia albiei rului; acumulri mixte n cazul n care existmai multe seciuni ale

folosinelor deservite de aceste acumulri ele pot avea roluridiferite n raport cu fiecare dintre seciuni.


9/66

CAP.3 LACUL DE ACUMULARE

3.1. Definiie, clasificri, funciuni

LA1

LA2

LA3

S1

CHES2 F

n figurs-au utilizat notaiile:S1 seciune de control pentrualimentarea folosinei energetice (CHE centralhidroelectric)S2 seciune de control pentru

alimentarea folosinei neenergetice,industrial(F)LA1 lac de regularizare principal;controleazdebitele livrate centraleihidroelectrice (realizeazo redistribuire ntimp a debitelor afluente n seciunea S1 ndebite uzinate)LA2 lac de compensare; controleazdebitele ce ajung n seciunea S2 de undesunt preluate de folosina neenergeticLA2 lac de redresare (tampon); preia

neuniformitile debitelor evacuate decentrala hidroelectric(reine volumele deapi livreazn aval un debit constant).


10/66


Funciuni ale lacurilor de acumulare Lacurile de acumulare realizeazdoutipuri de modificri ale condiiilor naturale: modificarea profilului longitudinal al cursului de ap; modificarea regimului debitelor cursului de ap. Plecnd de la aceste modificri pot fi considerate doutipuri de funciuni ale lacului de

acumulare:

Funciuni legate de modificrile de nivel a apei: asigurarea unei cote a nivelului apei pentru a permite captarea apei ctre folosin; realizarea unei cderi concentrate pentru folosina hidroelectricsau hidromecanic; realizarea unei adncimi minime pentru navigaie; realizarea unui luciu de appentru piscicultur, agrement, navigaie; asigurarea condiiilor de desfurare a anumitor procese de calitate a apelor (rcirea

apelor uzate deversate de unele folosine iazuri de rcire; ndeprtarea anumitorreziduuri iazuri de decantare);

limitarea vitezei cursului de appentru navigaie sau pentru a reduce capacitatea deerodare i de transport a debitului solid.


11/66


Funciuni legate de modificarea regimului debitelor: realizarea unei concordane ntre necesarul de appe cursul de ap

respectiv i regimul debitelor rului (regularizarea debitelor);

reducerea debitelor de viitur.

n plus fade cele doufunciuni principale ale lacurilor de acumularese pot enumera o serie de funciuni complexe ale acestora:

realizarea unor remprosptri artificiale a straturilor subterane,acumulrile avnd rolul de a crea un gradient hidraulic sporit prinridicarea nivelului apei;

transformarea mediului ambiant att prin influena directasupramicroclimatului ct i prin influena asupra condiiilor hidrogeologicedin zon;

separarea anumitor lacuri naturale din zonele litoralului astfel nct s

se ntrerupcirculaia apei de mare nspre lac i sse mpiedicesalinizarea apei acestor lacuri.


12/66

CAP.3 LACUL DE ACUMULARE3.2. Curbe caracteristice ale lacurilor de acumulare

Principalele curbe caracteristice ale lacurilor de acumularesunt: dependena suprafeei lacurilor de nivelul n lac (curbasuprafeelor S=S(H))i dependena volumului lacului denivelul n lac (curba volumelor sau curba de capacitateV=V(H)).

Curba suprafeelor S=S(H) Curba suprafeelor este datde legtura dintre suprafaa

oglinzii apei i nivelul apei n lac: S=S(H). Zona lacului de acumulare este caracterizatprintr-o pant

pozitiv coborre a nivelului spre aval. Panta este relativmici este datde pierderi de sarcin. Se poate consideraun model simplificat (static). Se consideroglinda apei

orizontal. Este adevrat dacnu existcurgere. Variabila Zreprezintnivelul minim al apei la baraj. Acesta este dat ca ocotabsolut, dar poate fi dat i ca o cotrelativ, de la


13/66


Z0

Z1

Zk

Z=ct.

Sk

Z0

Z2

Z3

Zk

Z

Z1

S1S2 S3 Sk S [mii mp, ha,kmp]

[mdM]


14/66


Seciunea amonte este mai greu de specificat se considerracordarea apei cu nivelul natural. Racordarea apei la nivelulnatural al rului din amonte este o valoare relativ, eadepinznd n permanende debitul afluent i de debituluzinat (are oscilaii zilnice).n mod convenional se considerpoziia pentru debitulmediu pentru cursurile de apseciune amonte din coada

lacului. Pentru nivelul static lacul va depinde de nivelul apei la baraj. Determinarea suprafeei se face utiliznd o harta zonei

lacului de acumulare pe care avem reprezentate linii de nivel vezi fig. Urmtoare - (se unesc punctele care au aceeai

cot). Se obine un numr de puncte. Unind punctele cu olinie curbrezultcurba suprafeelor: S=S(H). Curba suprafeelor se poate reda fie grafic prin puncte, fie


15/66



16/66


17/66

O metodde calcul este:unde: este nivelul minim, corespunztor cu valoarea0 pentru volumul n lac i H este nivelul maxim,corespunztor cotei coronamentului barajului.Teoreticn faza de proiectare, reprezintcotatalvegului rului n seciunea barajului.

A doua varianteste calcularea volumului prinestimarea integralei ca o sumde diferene finite:unde

Utilizarea formulei este mai puin eronatn zona

dinspre suprafai mai mult eronatn zonele dejos unde este mai mare.

Se pot folosi exact aceleai puncte n care avemvalori msurate pentru suprafee rezultnd volumulcorespunztor acelor cote i prin punctele respectivese poate trasa curba volumelor sau capacitii.

( ) = H

HHdSHV

0

( ) =

==K

j

jjKK HSHVV1


3

11 KKKK

j

SSSSS

++= 2

1 KKj

SSS

+=

KmedKK

KKK HSVV

VVV

=

=

+= ,

001


18/66


Curba de capacitate se determinn faza de proiectare,nainte ca lacul sapar.

Curba de capacitate a unui lac de acumulare se modificn

timp, n special datoritcolmatrii acestuia. De aceea, curbatrebuie refcutperiodic.

Chiuveta lacului, la punerea n exploatare, se deformeaz(se

nal) prin depunerea de aluviuni (colmatare). Colmatareaapare mai repede la lacurile mici i modificfoarte mult curbade capacitate. Pentru lacurile mici, curba de capacitatetrebuie refcutmai des dect n cazul lacurilor mai mari.

Trebuie cunoscutcapacitatea realpentru a se putea face oexploatare eficienta lacului de acumulare.


19/66


3.3. Parametrii caracteristici ai lacurilor deacumulare

Parametrii caracteristici cei mai importani ai lacului deacumulare sunt nivelele i volumele care se pot citi pe curbade capacitate i indicanumite elemente constructive ale

barajului i/sau elemente de exploatare a acumulrii. Deaceea, parametrii caracteristici se pot grupa n:

parametri nemodificabili (legai de construcia barajului);

parametri modificabili (legai, n general, de exploatarealacului.

Ali parametri caracteristici ai unei acumulri mai sunt:suprafeele caracteristice, debitele caracteristice, duratele

caracteristice.


20/66



Nivelurile caracteristice reprezintcote ale elementelorconstruciilor hidrotehnice sau cote ale nivelului apei din laculde acumulare care sunt determinate pentru ndeplinireafunciunilor lacului de acumulare.

Volumele caracteristice reprezintvolumele corespunztoarenivelurilor caracteristice.

Suprafeele caracteristice sunt suprafeele care corespundnivelurilor caracteristice.

Suprafaa globalcare corespunde nivelului coronamentuluieste suprafaa maximcare poate fi afectatdirect derealizarea acumulrii.i suprafaa i volumele sunt variabile n timp datorita dou

procese: pe de o parte datoritprocesului de colmatare

(depunerea aluviunilor) care influeneazsuprafaa ivolumul la cotele inferioare, iar pe de altparte datoritprocesul de erodare al (patului) chiuvetei acumulrii care


21/66



Debite caracteristice pot caracteriza posibilitile lacului deacumulare de a ndeplini anumite funciuni. Debiteleevacuabile pentru folosine sunt n funcie de cota apei nacumulare, de nivelul aval al apei i de alte elemente

hidraulice. n cadrul acestor debite, cele mai importante suntdebitele evacuabile pentru folosine la nivelul minim deexploatare i la nivelul minim care asigurdebitul necesar

pentru folosin.Se precizeazcurbe de evacuare ale descrcturilor desuprafai ale golirilor de fund avnd ca debitecaracteristice:

debitul maxim capabil al descrcturilor la nivelul maximextraordinar;

debitul maxim capabil al descrcturilor la nivelulcoronamentului.


22/66



Durate caracteristice de golire: durata n care poate fi cobort nivelul lacului pnla o

anumitcotlimitn caz de avarii; durata n care poate fi realizat

o pregolire a acumul

rii

pentru atenuarea unor viituri n tranele de reteniepermanent;

durata n care poate fi evacuat volumul acumulrii n trananepermanentde sub creasta stavilei astfel nct acumularea

sfie n situaia de a atenua viitura urmtoare.


23/66



Parametri nemodificabili sunt determinai de condiiilenaturale i de elementele constructive. Ei se stabilesc nmomentul realizrii lucrrii i asupra lor se poate acionanumai prin modificri aduse prii constructive. Ei sunt stabilii

prin decizii strategice, fiind parametrii de proiectare necesaripentru promovarea lucrrilor de gospodrire a apelor ihidroenergetice.Niveluri caracteristice nemodificabile:

nivelul talvegului cota talvegului rului la piciorul barajului; nivelul golirii de fund cota golirii de fund; nivelul prizei de ap cota prizei de ap; nivelul crestei deversorului cota crestei deversorului;

nivelul crestei stavilelor de pe deversor; nivelul coronamentului barajului.


24/66



Volume caracteristice nemodificabile: volumul neevacuabil este volumul cuprins ntre pragul golirii

de fund i cota talvegului; volumul evacuabil sub nivelul prizei este volumul cuprins

ntre nivelul minim energetic i cota golirii de fund. Acesta,mpreuncu volumul neevacuabil, formeazvolumul mort;

volumul util maxim teoretic. Vm+Vumaxt = V brut maximteoretic;

volumul nepermanent maxim teoretic.Parametrii modificabili sunt determinai de condiiile deexploatare. Se pot modifica prin schimbarea regimului deexploatare frintervenii asupra prii constructive. Suntstabilii prin decizii operative (de exploatare) i sunt ncompetena organelor de exploatare.


25/66



Variaia n timp a acestora poate fi privitn doumoduri: variaia n funcie de etapa de exploatare;

variaia n funcie de momentul calendaristic ca urmare a

modificrii funciunilor acumulrii n diferite perioade ale unuian (parametrii variabili).

Niveluri caracteristice modificabile:

nivelul minim de exploatare;

nivelul normal de retenie; nivelul minim tehnic de exploatare;

nivelul maxim extraordinar (valoare probabilistic);

nivelul centrului de greutate al acumulrii.


26/66

Volum util cu restric\ii 926.00 mil mc

Volum de gard` 131.00 mil mc

90.00 mil mcVolum de atenuare

Volum brut permanent 1130.00 mil mc

520.00 Coronament baraj

509.00 Prag deversor de suprafa\

425.00 Talveg r@u

V (mil mc)S (ha)

V=

1130.0

0milmc

V=

1000.0

0milmc

V=f(H)

S=f(H)513.00 NNR

470.00 Nivel minim energetic cu restric\ii Prag priz` central`

433.00 Prag goliri de fund

V=204.0

0milmc

V=240.0

0milmc

Volum total 1220.00 mil mc

Volum global 1351.00 mil mc

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

425

430

435

440

445

450

455

460

465

470

475

480

485

490

495

500

505

510

515

520519.00 Grind` inferioar`

516.00 Nivel maxim extraordinar

473.00 Nivel minim energetic f`r` restric\ii

Volum util f` r` restric\ii 890.00 mil mc

Volum de rezerv` de fier 36.00 mil mc

204.00 mil mc Volum mort

V=1220.0

0milmc

V=1351.0

0milmc

Ax goli ri434.25 mdM433.00

mdM

509.00 mdM

516.00 mdM

Prag deversor

V=

1030.0

0milmc

190.00 mil mc Volum de atenuare

V=8.00

milmc

8.00 mil mc Volum neevacuabil

196.00 mil mc Volum evacuabil sub nivelul pri zei


27/66



Volume caracteristice modificabile:

volumul de rezerv(rezervde fier);

volumul util (volumul cuprins ntre NmE i NNR, care este de

fapt volumul din lacul de acumulare care este uzual utilizat); volumul brut permanent (este format din volumul mort i

volumul util);

volum nepermanent este diferena ntre volumul la nivelulmaxim extraordinar i volumul la NNR (volumul util). Este unvolum care poate aprea doar n caz de viitur;

volumul de siguransau gard, este diferena de volum

dintre volumul corespunztor cotei coronamentului ivolumul maxim extraordinar.


28/66

CAP.3 LACUL DE ACUMULARE3.4. Regularizarea debitelor

Regimul hidrografic al debitelor afluente pe un runu se potrivete cu regimul debitelor consumate(energetic sau pentru alte folosine).

Apele mari din primvari uneori, toamni apele micidin vari iarnnu satisfac nevioile energetice ihidrotehnice. Se poate spune cexistapmultcndnu trebuie i appuincnd trebuie. De aceea s-a

recurs la regularizarea debitelor. Prin regularizarea debitelor nelegem redistribuirea n

timp a debitelor afluente ntr-o seciune a cursului de apn regim natural astfel nct sse realizeze o apropierede regimul debitelor necesare n seciunea respectiv.


29/66


Regularizarea debitelor este realizat n principal cuajutorul acumulrilor (lacuri de acumulare amplasate nseciune sau amonte). Regularizarea poate fi realizati

prin derivaie (aduciuni de ap). Procesul regularizriidepinde de volumului util al lacului. Calculul volumuluiutil al unui lac de acumulare se poate face pornindu-sede la coeficientul de acumulare dorit (tipul de

regularizare dorit), bineneles, urmndu-se anumitereguli, de exemplu, pentru un lac situat ntr-o zon dees nu se va alege o regularizare multianual(ar implicaun lac ntins pe o suprafaa extrem de mare i foarte

scump).


30/66


Formula coeficientului de acumulare este:

iar Wan reprezintstocul de debit afluent mediumultianual (timpul este n secunde i debitul nm3/s);

Vu volumul util al lacului de acumulare. Studiul reinerii de ap(regularizare prin

acumulare) se extinde pe ani, sezoane, luni,sptmni sau zile i cteodatpoate fi i orar.

n funcie de coeficientul de acumulare,regularizarea debitelor poate fi:

zilnic orar: acopervrfurile de dimineai de

sear, realiznd acumulri n golurile de zi i denoapte ale graficului zilnic de sarcin; sptmnal; sezonier; anual: compenseazsezoanele ntre ele,

asigurnd acumularea n lac primvara pentru a

uzina iarna; multianual: compenseazanii ploioi, normali isecetoi, acumuleazn anii ploioi pentru a uzinan cei secetoi fra fi nevoie sse golesclacul.

anmman TQW =

an

u

W

V=


31/66


Regularizarea zilnic - orara debitelor Satisfacerea cerintelor zilnice de putere

ale sistemului electroenergetic nconcordancu variaia zilnicadebitului unui ru se realizeazprin

regularizare zilnic. Pentru regularizarea zilniceste

necesar un lac de acumulare care saibun coeficient de acumulare cuprinsntre valorile.....

Volumul disponibil (afluent) ntr-o zi estedat de relaia: iar volumul consumat este

n cazul regularizrii zilnice Vd = Vc.

=

24

0dtQV dd

=

T

cc dtQV0


32/66


O ipotezsimplificatoare de calcul este aceea cdebitul esteaproximat a fi constant n timpul zilei i debitele consumate n vrfurilede sarcinse aproximeazla valori constante.

Centrala va funciona n timpul celor douvrfuri de sarcinale zilei. n fiecare zi lacul se umple de douori i se golete de douori.


33/66

Existun bilanzilnic al debitelor, exprimat cu relaia:

Volumul lacului se determinprin calculul volumului acumulat n orele de gol sau a

volumului care trebuie dat n plus n orele de vrf:

n cazul regularizrilor sptmnal lunare i sezoniere lacul de acumulare segolete de mai multe ori pe an. Pentru a caracteriza utilizarea lacului se introducecoeficientul de utilizare al acumulrii .

n care Vu poate fi volumul util pentru urmtoarele trei cazuri: - zilnic: a = 0,5 ... 1,0; - sptmnal: a = 20 .... 52; - anual: a = 100 .... 365.

)()()()( avaddzaznan QQQQTQQTQQTV

unde Qafl m reprezintdebitul mediu zilnic disponibil.


+=+= 3600360036003600

nnsszzddmafl TQTQTQTQQ +++= 24

u

u

V

Va =


34/66

Regularizarea sezoniersau anuala debitelor n cazul regularizrii sezoniere sau anuale a debitelor apar douperioade caracteristice de

umplere i golire a lacului. Perioada de umplere a lacului se realizeazn lunile cu debite mari, de primvar, iar

perioada de golire are loc n lunile cu debit mic, de iarn, cnd consumul de energie electriceste maxim.

Pentru ca un lac sasigure o regularizare sezoniersau anualtrebuie saibun volum utilimportant. Amenajarea trebuie sconinun lac pe derivaie sau baraj de naltsau mediecdere. Oscilaiile de cdere sunt date de variaia nivelului n lac.

Pierderile de sarcindepind n general de regimul de funcionare zilnic al centralei, variaiilede nivel n aval fiind mici. Ca atare se poate considera cpierderea pe derivaie este relativconstanti pierderea datoratnivelului n lac, variabil.

n perioada de golire a lacului debitele afluente au o variaie redus, iar daci debitul mediuuzinat are o variaie redusse poate considera cdebitul prelevat din lac este constant ceeace duce la un calcul facil al cderii medii date de baraj n toatperioada de golire, pe bazanivelului iniial i final.

n cazul n care existvariaii importante ale debitului afluent, debitul prelevat din lac nu mai

este constant. Astfel, cderea medie este afectatde un coeficientkLG:



35/66

Unde Qa1, Qa2, ... , Qan debitul mediu afluent pe intervalele de timp

t1, t2, ... , tn; QG debitul mediu al ntregii perioade de golire avnd durata tG = t1

+ t2 + ... + tn; Intervalele de timp ti sunt alese astfel nct att debitul afluent ct i

cel prelevat snu varieze foarte mult, putnd fi considerate constante.

Dact1 = t2 =....= tn, Qa1 = Qa2 =....= Qan i V01 = V02 =...=V0n,atunci kLG = 1. Similar, se determini coeficientl kLU pentru perioada de umplere a

lacului.


))(())((

...))(())((

),0),1(,1

)12(1222)01(0111

dnOmLGnGGdnnnmnnnan

dnmadnma

hhkVtQhhVtQ

hhVtQhhVtQ

++=+++++++++


36/66


=

=n

i

iG EE0

( ).../10

))](([81.96

MWhhhVVW

E dibiioiGiTi++

=

Energia n perioada de golire a lacului se calculeazcu relaia:

unde Ei sunt energiile corespunztoare intervalelor de timp ti. Energia corespunz

toare unui interval de timp i se calculeaz

cu

relaia:

unde, hT - randamentul total al amenajrii;

WGi volumul mediu afluent n luna i; V0i volumul mediu n lac la nceputul perioadei i; Vi volumul mediu la sfritul perioadei i; hbi - cderea netmedie datde baraj n perioada i; hdi cderea netdatde de derivaie n perioada i.


37/66


0)( ioi VVioi VV

Valoarea parantezei este pozitivdeoarece

adicvolumul la nceputul perioadei este mai mare dect volumul lasfritul perioadei (lacul se golete).

n mod similar se calculeazenergia perioadei de umplere a lacului. nacest caz, valoarea parantezei e negativdeoarece volumul lanceputul perioadei este mai mic dect volumul la sfritul perioadei(lacul se umple).

Problema care se pune n cazul consumului de apdin lac n perioadai este cnu trebuie sdepeasca anumitvaloare predefinit,astfel nct lacul snu se goleascprea mult n perioada de golire inici sse umple prea repede n perioada de umplere. De asemenea,volumul nu trebuie sdepeascvolumul util dar nici sfie subvaloare minimenergetic. Aceste nivele etalon se realizeazn cadrul

unei curbe de exploatare, iar calcului energiei pe perioade de timp, ngeneral lunare, se numeteplan de exploatare.


38/66


39/66

Folosinele de ap pot modifica planul de exploatare, impunnd restricii. Daccerina este prelevatdin lac, atunci volumul afluent se modificastfel nct ssepoat asigura folosina. Dac folosina este asigurat dup turbinare, debitul

Regularizarea multianuala debitelor

Prin studiul de compensare a debitelor disponbile Qd, prin adaptarea acestora ladebitele consumate prin uzinare sau prin asigurarea altor folosine, cu ajutorulacumulrilor cu regularizare zilnic-orare, sptmnale, sezoniere sau anuale. Sereuete stabilirea cel mult anuala echilibrului hidroenergetic.nsdebitul mediu anual Qm variazde la an la an i pentru o succesiune de ani

ploioi se va pierde un volum important deoarece valoarea volumului util al laculuide acumulare nu este suficientscompenseze variaiile multianuale, fiindcalculatpentru un an mediu. De asemenea, n cazul unei succesiuni de anisecetoi planul de exploatare nu asigurun volum minim care scompensezelipsa de apfra fi golit lacul. De aceea este util a se realiza un volum careasiguro regularizare multianuali un plan de exploatare pe baza unui graficdispecer. Posibilitile unui lac mare cu regularizare multianualsunt date decurba integrala diferenelor de debit i de metoda firului ntins.

turbinat se modificastfel nct sse asigure folosina.



40/66

1. Curba integrala debitelor n calculele de regularizare se utilizeazfrecvent curba integrala debitelor. Din

momentul t = 0 se calculeazvolumele afluente n lac pe baza relaiei:

ntr-un mod mai simplist, calculul se efectueazastfel:

unde Qa este debitul mediu afluent i Qai este debitul mediu afluent n intervalul detimp (ti-ti-1).

Relaia de mai sus se utilizeazn momentul n care se calculeazcurba integrala debitelor pe intervale egale de timp, de genul lun, sptmna sau zi.


== iaiiiaia tQttQV )( 1

=T

aa dtQV

0


41/66

Exemplu de curbintegrala debitelor Curba integrala debitelor este o reprezentare a unor volume n funcie de timp. irul de

volume sunt formate din volume cumulate (stocuri de ap) scurse pe o seciune a rului peintervale de timp.

Calculul volumelor se face astfel:

Unde , Este o reprezentare a unor volume n funcie de timp care, fiecare, reprezintvolumul cumulat

(stocul de ap) scurs pe o seciune a rului din momentul iniial 0 pnn momentul curent t(tabelul i figura de mai jos).

De exemplu, n cazul irului de debite medii lunare pe rul Brdior, pe un interval de 49 ani,

considerm intervalul Dt de timp fiind o lun. Vom avea 588 de intervale, corespunztoarecelor 588 de luni cuprinse n 49 ani. Ca atare primul interval de timp este chiar Dt, adicla sfritul primei luni existun volum

(stoc) afluent W1=Q1 Dt. La sfritul celui de-al doilea interval de timp (a doua lun), va existaun stoc afluent W2=W1+Q2 Dt.

Astfel, la sfritul ultimei luni de analiz(cu numrul de ordine 588), stocul afluent total este

W488=W487+Q488 Dt. Diferena DW=Wn-Wn-1 reprezintvolumul afluent n intervalul de timp Dt.

( )dttQVt

=0],0[ Tt


( ) ttQ )(,0


42/66


Stocurile medii afluente perul Brdior, pe parcursulunui an, la sfritul fiecruiinterval de timp Dt (1 lun)

Luna V(mil. m3)

I 23.1

II 41.7

III 60.8

IV 155.9

V 284.5

VI 407.1

VII 539.9

VIII 583.6IX 670.9

X 715.9

XI 743.9

XII 770.7


43/66



44/66



45/66


Panta tangentla curba integrala debitului n punctul este proporionalcu mrimea debitului n momentul corespunztor . Punctele de inflexiune ale curbei integrale a debitelor corespund cu

punctele de debit extreme maxime sau minime. Dezavantaje: dacT este foarte mare i este de ordinul anilor, valorile V fiind cresctoare,

cresc spre valori foarte mari i deci intervalul de variaie al lui V ntre 0 i V estefoarte larg i n cazul reprezentrii grafice este nevoie de o scarfoarte mic.


46/66



47/66


Un exemplu de curbintegrala diferenelor de debit se va realiza pe un ir dedebite afluente medii lunare ale rului Brdior, pe o perioadde 30 ani.Intervalul/pas de timp considerat este o lun.Tabelul debitelor este primul tabel de mai jos, tabelul cu diferene de volume ntabelul urmtor i curba trasatn figur. Volumul de referinconsiderat este

volumul mediu anual. Diferenele de volume sunt calculate prin diferena ntrevolumul afluent la momentul de timp considerat i volumul constant al debitului dereferinales. Curba are volumul 0 la nceputul primei luni i la sfritul ultimei luni(la nceputul primului interval de timp i la sfritul ultimului interval de timp).

La sfritul primei luni, volumul este V1-V0.


48/66


Debitele medii afluente pe rul Brdior, pe parcursul a 30 ani (mil.m3)

Anul I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Medii

1 8.62 7.69 7.12 36.70 48.00 47.30 49.60 16.30 33.70 16.80 10.80 10.00 24.39

2 8.43 7.51 6.62 8.84 43.20 171.00 8.19 6.89 5.46 5.30 4.64 6.02 23.51

3 4.40 4.08 3.76 7.90 23.40 19.40 12.20 5.35 6.20 4.48 4.45 5.53 8.43

4 5.00 11.80 9.68 39.70 50.00 25.00 15.00 10.10 8.86 48.70 24.10 9.31 21.44

5 8.54 8.89 7.87 17.70 81.00 14.20 6.15 5.97 8.48 9.64 13.00 16.50 16.50

6 16.40 11.20 13.10 25.00 27.80 13.00 4.91 3.26 4.29 3.10 17.30 33.60 14.41

7 16.30 26.90 29.10 14.40 9.50 13.00 10.90 7.35 8.03 5.17 11.10 48.90 16.72


49/66


8 36.50 15.30 8.71 34.40 51.40 79.40 21.90 9.18 5.81 5.14 10.40 14.10 24.35

9 13.50 11.50 5.00 7.53 19.50 41.30 28.50 12.90 8.82 4.96 22.00 14.20 15.81

10 10.00 8.71 7.90 34.90 21.20 6.54 4.22 3.81 3.26 5.03 29.40 26.20 13.43

11 10.60 7.36 13.40 30.50 42.70 20.10 16.70 15.70 5.30 6.39 4.65 15.30 15.73

12 4.76 7.02 8.41 37.90 27.70 15.90 8.41 5.39 4.52 9.84 12.00 17.40 13.27

13 15.80 9.68 11.20 39.40 49.40 61.10 16.00 9.75 7.91 5.15 2.61 3.35 19.28

14 3.80 3.94 7.45 11.50 51.40 37.00 11.60 8.41 5.25 7.91 9.92 12.30 14.21

15 9.92 9.92 20.10 24.20 71.90 22.00 23.00 14.00 12.50 0.00 0.08 0.00 17.30

16 8.22 9.77 6.66 29.20 59.50 31.40 17.00 9.61 6.08 5.17 5.28 6.98 16.24

17 5.46 10.10 18.90 46.40 27.50 22.90 18.20 11.50 7.78 5.76 15.40 15.40 17.11

18 9.31 8.15 7.72 18.00 59.70 19.20 16.60 7.16 4.50 3.72 6.93 8.22 14.10

19 5.01 4.39 6.61 12.80 25.90 21.70 15.50 17.90 9.32 5.83 7.97 7.45 11.70

20 6.20 8.41 10.70 20.50 45.70 33.20 26.40 16.40 6.67 5.79 15.60 39.40 19.58

21 10.30 2.00 5.83 15.20 34.10 44.40 14.10 8.98 4.89 6.57 23.60 8.63 14.88


50/66


22 6.58 6.20 17.60 40.70 50.80 23.00 12.30 8.43 5.88 4.64 10.20 6.83 16.10

23 5.57 6.65 7.73 24.70 41.80 21.10 10.40 8.07 7.63 5.68 4.55 4.28 12.35

24 3.31 3.39 4.90 12.00 17.40 10.70 10.30 10.20 5.84 33.20 18.00 16.90 12.18

25 10.40 7.69 12.40 16.90 78.70 35.60 9.49 5.60 5.20 4.75 3.61 4.65 16.25

26 3.12 10.30 5.82 24.30 31.80 17.50 19.30 17.20 10.70 5.83 18.30 8.72 14.41

27 6.27 4.94 8.10 27.50 62.10 39.20 20.50 8.63 8.11 5.68 5.73 5.73 16.87

28 6.50 6.52 7.77 31.80 31.10 11.30 8.89 19.70 17.40 9.41 14.30 9.32 14.50

29 6.86 10.80 11.80 25.70 53.90 41.90 43.70 13.30 9.84 5.70 7.77 20.50 20.98

30 13.70 8.89 15.50 56.90 69.10 48.80 31.80 11.70 5.82 5.43 5.20 3.95 23.07

9.31 8.66 10.25 25.77 43.57 33.60 17.06 10.29 8.14 8.36 11.30 13.32 16.64


51/66


Diferenele de debit, calculate pe rul Brdior, pe parcursul a 30 ani (mil.m3)

Anul I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

1 -21.07 -44.58 -69.58 -16.86 65.57 146.15 232.78 231.90 276.75 277.18 261.84 244.40

2 222.84 198.85 172.53 152.04 221.85 627.52 605.33 579.71 550.34 520.55 489.03 461.13

3 428.97 395.98 362.14 339.18 356.96 364.22 352.56 322.90 295.48 263.53 231.51 202.32

4 171.74 159.03 140.75 201.37 289.05 311.03 306.73 289.55 269.12 353.38 373.00 353.74

5 332.47 312.11 289.08 291.87 461.02 454.62 427.06 399.03 377.60 359.21 349.66 349.30

6 348.68 334.40 325.10 347.08 376.42 366.87 336.05 300.90 268.45 232.88 234.63 279.21

7 278.33 305.30 338.06 332.18 313.43 303.87 288.80 264.39 241.78 211.65 197.10 281.89

8 334.09 330.58 309.75 356.43 447.79 612.74 626.57 606.98 578.53 548.32 531.93 525.26

9 517.02 503.53 472.95 449.02 456.54 521.36 552.54 542.72 522.18 491.50 505.59 499.19

10 481.75 460.92 437.96 485.96 497.96 471.43 438.80 405.09 369.94 339.44 372.98 398.12

11 382.25 357.88 349.37 385.81 454.30 463.41 463.58 461.12 431.33 404.40 372.90 369.39


52/66


12 338.18 312.91 291.29 347.17 376.25 374.32 352.70 323.14 291.30 273.44 261.26 263.27

13 261.07 242.79 228.51 288.33 374.43 491.28 489.61 471.52 448.59 418.40 381.54 346.63

14 312.89 279.53 255.39 241.89 333.25 386.77 373.53 351.91 321.99 299.06 281.41 270.02

15 252.37 234.72 243.82 263.70 408.93 423.03 439.76 432.83 421.96 378.24 334.73 291.01

16 268.89 250.85 224.63 257.65 370.30 409.10 410.06 391.59 363.85 333.72 303.88 278.50

17 249.13 231.95 237.90 316.12 344.67 361.14 365.25 351.75 328.48 299.89 296.65 293.40

18 274.15 251.84 228.41 232.00 345.17 351.91 351.81 326.91 295.02 261.08 235.57 213.45

19 182.90 150.72 124.37 114.29 138.63 151.94 148.96 152.28 133.05 104.65 81.88 57.74

20 30.31 8.70 -6.90 3.25 79.63 123.16 148.82 148.20 122.01 93.51 90.79 150.61

21 133.96 95.50 67.10 63.33 109.22 182.18 175.52 155.40 124.53 98.08 116.38 95.34


53/66


22 68.91 41.49 44.02 107.26 197.05 213.77 202.38 180.81 152.54 121.02 104.11 78.34

23 49.25 23.01 -0.39 20.80 86.93 98.66 82.27 59.76 36.09 7.30 -24.46 -56.93

24 -91.95

-

126.76

-

157.60

-

169.79

-

167.78

-

183.38

-

200.03

-

216.94

-

245.31

-

201.78

-

198.20

-

197.50

25

-213.89

-

237.40

-

248.53

-

247.84 -84.74 -34.90 -53.68 -82.68

-

112.73

-

143.97

-

178.20

-

209.70

26 -245.22

-

261.87

-

290.30

-

270.15

-

230.30

-

228.03

-

221.03

-

219.55

-

235.15

-

263.55

-

259.17

-

279.98

27 -307.22

-

337.96

-

360.39

-

331.84

-

212.36

-

153.06

-

142.90

-

163.94

-

186.35

-

215.14

-

243.80

-

272.46

28 -299.10

-

325.68

-

348.98

-

309.13

-

271.12

-

285.14

-

305.50

-

297.45

-

295.44

-

314.43

-

320.57

-

339.80

29 -365.49

-

380.82

-

393.53

-

369.71

-

271.78

-

205.39

-

134.26

-

143.03

-

160.89

-

189.63

-

212.93

-

202.77

30 -210.49

-

230.85

-

233.83

-

128.02 9.86 94.39 134.24 121.27 92.84 63.39 33.34 0.00


54/66


Curba integrala debitelor medii lunare afluente pe rul Brdior, pe o perioadde 30 ani

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276 288 300 312 324 336 348 360

T[luni]

D


55/66



56/66



57/66



58/66


Graficul dispecer Modul de exploatare a acumulrilor determinregimul puterilor i energiilor

produse de centralele hidroelectrice i condiiile n care se pot asiguraconsumatorii cu apdin aval.

Exploatarea acumulrilor se poate schimba de la o perioadla alta, n funcie de

prioritile economice ale perioadei respective. Astfel, de exemplu, din punct devedere energetic, se poate stabili o exploatare a acumulrilor cu meninereanivelelor n lac la cote superioare (evitndu-se nsdeversrile). n acest mod serenunnsla rolul regularizator al acumulrilor. Din cauza cderilor mari ce serealizeaz, rezultcantitatea maxima energiei ce se poate produce, dar cu orepartiie necontrolatn cursul anului, energia fiind produsconform regimuluidebitelor afluente (multn perioada de ape mari de primvari puinnsemestrul de iarn). n cazul n care n Sistemul Energetic Naional sunt dificultin acoperirea vrfului de iarn, poate apare necesaro exploatare a acumulrilor,care sasigure maximum de transfer de apdin perioada de ape mari ctreperioada de iarn. n acest mod se produce o cantitate mai mare de energie n

perioada de iarn, dar datoritvariaiilor mari ale nivelului lacului de acumularerezultcderi mai mici i pe total an, se obine o producie de energie mai redusfade cazul precedent.


59/66


Lacul de acumulare are un rol important pentru regularizarea debitelor n scopurienergetice, exploatarea efectundu-se n limitele unui volum util stabilit. Graficul dispecer stabilete pentru fiecare perioadcaracteristicdin timpul anului

mrimea debitelor care pot fi livrate din lac n special pentru producerea deenergie electrici, acolo unde este cazul i pentru alte folosine, aceastaf

cndu-se n limita unui volum existent n lac la nceputul perioadei respective. Scopul realizrii unui grafic dispecer este de a asigura un debit asigurat iarna

maxim, de a utiliza complet volumul util al lacului (golirea completsauaproximativn perioadele deficitare), de a umple lacul n semestrul de varpentru a putea realiza transferul de stoc n semestrul de iarnal anilor deficitari(secetoi), de a reduce la maxim deversrile (pentru utilizarea ct mai completadebitului captat), totul n conformitate cu necesitile sistemului energetic.

Graficul dispecer trebuie sasigure o funcionare optimn toate perioadelehidrologice caracteristice.

Graficul dispecer cuprinde 4 - 5 trepte corespunztoare unor ani hidrologicicaracteristici: extrem (cel mai secetos), secetos cu asigurarea de 97%, secetos cuasigurarea 90%, normal cu asigurarea 50% i anul ploios cu asigurarea 15%.

Pentru valorile situate intermediar celor 5 ramuri debitul regularizat se obineprintr-o interpolare liniarntre ramuri n funcie de volumul n lac.


60/66


61/66


Astfel, ramurile din semestrul de varsunt poziionate, pe ani hidrologici, mai sus dect nsemestrul de iarn, n conformitate cu politicile de exploatare fundamental diferite n cele dousituaii: vara se urmrete umplerea ct mai pronunata lacului chiar i n situaii hidrologicdificile; iarna se urmrete o utilizare raionala volumului acumulat, pentru a completa

semestrul de vareste mai mare, cu att sunt mai mari disponibilitile de consum de apnsemestrul de iarn.

Un exemplu de utilizare a graficului dispecer este urmtorul: avem un grafic dispecer ca n figura de mai jos; presupunem csuntem n luna aprilie i avem la nceput de lun, un volum n lac de cca 54

mil.m3; dacducem o linie orizontalpentru volumul 54 mil.m3, se observa caceasta se situeazpe

curba corespunztoare anului secetos; debitul uzinat citit pentru punctul respectiv este de 3,7 m3/s; acesta este primul debit uzinat considerat de referinn planul de exploatare; acest debit poate fi uor modificat n plus sau minus, n funcie de debitul afluent n acea lun

n lac i de condiiile care se pun ntr-un plan de exploatare (snu se depeascvolumul utilla sfrit de lun, snu se depeascdebitul instalat dupcorecia sa privind evitareadeversrilor etc.).

corespunztor afluxul natural, variabil de la an la an. Cu ct rezerva de volum acumulatn


62/66


63/66


Planul de exploatare Planul de exploatare al unei amenajri este practic simularea exploatarrii att a

lacului de acumulare ct i a centralei (centralelor) hidroelectrice. Planul deexploatare ine seama de toate condiiile care se cer pentru o exploatare optimicalculeazenergia medie posibil a fi produsde o amenajare hidroelectric.

Planul de exploatare se aplicatt amenajrilor care nu sunt ncconstruite,pentru a calcula producia de energie posibilpentru respectiva amenajare i astabili eficiena viitoarei amenajri, ct i n cazul amenajrilor n funciune, darcare necesitmodernizare, pentru a putea calcula eventualele beneficii care arputea apare n urma modernizrii amenajrii i a se stabili eficiena modernizrii.

Modul de calcul al unui plan de exploatare, n cazul unei amenajri noi, esteurmtorul:

se stabilete perioada caracteristicdin punct de vedere hidrologic, cu irul de aniaferent;

se stabilesc intervalele de timp pe care se va aplica calculul (dacsunt debiteafluente lunare, intervalul va fi o lun, dacsunt zilnice, intervalul va fi o zi etc.);


64/66



65/66


66/66


Planul de exploatare cuprinde, acolo unde este cazul icondiii specifice asigurrii debitelor pentru folosine complexe.

Planul de exploatare se poate realiza i n cazulamenajrilor frlac de acumulare cu redresare anualsau

multianual, deci frgrafic dispecer, nstrebuie ssespecifice lunar nite limite de volum necesare a fi consumatedin lac (limite care se pot calcula utilizndu-se metoda firuluintins).

Planul de exploatare poate fi utilizat i n cazulamenajrilor cu lacuri cu regularizare zilnic, prin adaptareacondiiilor la acest tip de regularizare.

Lacul de acumulare

Documents

Transcript of Lacul de acumulare