ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASCĂ II

8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC II

1/21

Capitolul 2

ELEMENTE DE HIDROLOGIEINGINEREASC


2/21

2.3. Debitele cursurilor de

ap

Debitele de ap reprezint principala m rimcaracteristic a scurgerilor de suprafa (

rurilor) din punctul de vedere hidrologic.

Sunt importante: debitul lichid al rului idebitul aluvionar al rului .

2.3.1. Defini ii, componente.

Debitul lichid, debitul solid


3/21

Debitul lichid al rurilor Debit lichid al unui ru: cantitatea de ap carese scurge printr-o sec iune ntr-o unitate de timp(exprimat n [m3/s] sau [l/s]).

Sunt alimentate n principal din precipita ii, carpot ajunge n cursurile de ap de suprafa prinmai multe c i:a.scurgerea la suprafa ,b.scurgerea hipodermic ,c.scurgerea subteran ,d.precipita ii directe la suprafa a cursului de ap


4/21

Debitul aluvionar al rurilor Debitul aluvionar (debitul solid) reprezintcantitatea de aluviuni (particule solide, dedimensiuni mai mari sau mai mici bolovanipietri , nisip, argil - desprinse din scoarterestr sub ac iunea agen ilor atmosfericsau de alt natur i antrenate de curen ii de

ap de suprafa ) transportat de apele unuiru prin sec iunea sa activ , n unitatea detimp.


5/21

2.3.2. Curbe caracteristice aledebitelor

C heia limnimetric sau cheia debitelor ntr-o sec iune a unuiru reprezint corela ia dintre debitul de ap i nivelul daceast sec iune.

unde:A- aria sec iunii vii, (m2);R raza hidraulic , (m), R = A/P, cu P perimetrul udat, (m);

J panta hidraulic (panta suprafe ei libere), egal n mi carea uniformpanta ruluiC coeficientul lui Chezy:n rugozitatea albieiexponentul y = 1.6

J RC AQ!

yRn1

C !


6/21

C urba de regim a debitelor (hidrograf): varia ia n tim(cronologic) a debitului, respectiv a valorilor medii zilnice lunaranuale.C urba de durat (clasat ): reprezentarea grafic a valorilordebitului, ordonate descresc tor, indiferent de momentuapari iei. Asigurarea (durata) unui debit reprezint valoarecumulat a intervalelor de timp pe care debitul Q dep e tcresc tor sau descresc tor valoarea lui Qmediu. Exprim ct lasut din timp este dep it un anumit debit sau ct la sut ditimp este asigurat acest debit (curb de asigurare). Debitele miciau o durat (asigurare) mare, iar debitele mari au o durat foartemic .Curba de frecven : reprezentarea grafic a frecven elorrelative ale debitelor, grupate n intervale egale.

N l n33,11m !m

QQQ minmax!(

N

nf k k !


7/21

40 80 120 160 200 240 2800

320 365

50

100

150

200

250

200

350

400

450

50

100

150

200

250

200

350

400

450[m3

/s][m 3/s]

= 130m 3/s

10 20 30 f [%]t [zile]

Figura 2.14. Curbele de regim, durat i frecven ale debitelor medii zilnice


8/21

Curba integral a debitelor (CIQ):reprezint varia ia ntimp a volumelor cumulate corespunznd unui regim dat aldebitelor. Curba CIQ este o curb cresc toare, deoarecedebitul unui ru este ntotdeauna o m rime pozitiv .Construc ia CIQ se poate face analitic sau grafic.

Curba integral a diferen elor de debit (CIHQ):

Spre deosebire de CIQ, CIHQ nu mai este cresc toare,poate avea i valori negative, i este situat n lungul axei t.

!t

0dt t Qt V

!t

00 dt )Qt Q( t V H


9/21


10/21

Capitolul 3

POTEN IALUL HIDROENERGET


11/21

3. 1.Energia i puterea hidraulic Energia total specific(a unit ii de greutate) a unui lichid:

E = Energia brut disponibil pe un

sector 1 2 al unui curs de ap va fi:= E 1-2 G, unde E 1-2 =Putem defini c derea brut a sectorului:

Utiliznd ca unitate de m sur kilowattul or , ob inem:

Puterea brut teoretic ob inut cu ajutorul volumului de ap Veste dat de energia produs n timp de o secund :

zp

2gv 2

2-1 bE 2121

222

211 zz

pp2g

vv

! 2g

vvzzH

222

211

21 b 2-1 2-12-12-1 b b bHVHGE !!

? A ? AkWhH V 0,002725kWhH V 367

1E

212121 bbb!!

? A ? A ? AkW H Q 9,81W H Q 10 9,81W H TV dtdEP321b

b !!!!


12/21

3.2. Poten ialul hidroenergeticP oten ialul hidroenergetic (PH) reprezint echivalentul energetic alunui volum de ap , determinat pentru o perioad de timp dat (ngeneral 1 an). El este de dou categorii:teoretic iamenajabil .

P oten ialul hidroenergetic teoretic (brut) reprezint totalitatearesurselor de energie natural ale unui bazin, f r a ine seama de

posibilit ile tehnice i economice de amenajare. El corespunde uneutiliz ri integrale a c derii i disponibilului de ap al bazinului i unrandament total de 100%.

Decipoten ialul teoretic (brut)liniar al cursurilor de apreprezint energia (sau puterea) maxim care se poate ob ine pe rulrespectiv (sau pe un anumit sector al s u).Pentru un anumit sector i - j :


13/21

P oten ialul hidroenergetic tehnic amenajabil reprezint acea partedin poten ialul brut care ar putea fi ob inut prin amenajarea cursulude ap , innd cont de condi iile tehnice ale momentului respectiv. Spoate determina pe baza elabor rii schemelor de amenajare alefiec rui curs de ap n parte i se calculeaz innd seama depierderile care apar n instala iile unei amenaj ri, datorateurm toarelor cauze principale: neutilizarea ntregii c deri brute a rului datorit varia iei nivelului n lacurile d

acumulare; neamenajarea zonei de izvorre a rului, etc; neutilizarea energetic a ntregului stoc de ap a rului din cauza devers rilor, a

pierderilor prin infiltra ii i evapotranspira ie, consumului de ap pentru altefolosin e;

pierderilor n turbine i generatoare, ca urmare a ciclului de transformare energiehidraulic energie mecanic energie electric .

P oten ialul hidroenergetic economic amenajabil reprezint aceaparte a poten ialului hidroenergetic tehnic amenajabil care se poateob ine n condi ii economice. Aceast m rime este susceptibil demodific ri, fiind influen at de progresul tehnic, restul altor categoride centrale, amplasarea teritorial a surselor de energie primar ,

condi iile economice ale rii sau regiunii date. Valoarea sa trebuiera ortat la o anumit dat i trebuie reevaluat eriodic.


14/21


15/21

Pentru un anumit sector de ru, ntre sec iunilei ij , puterea ienergia sunt date de rela iile definite anterior.

ntr-o sec iunej , n calcul se utilizeaz mai multe valori caracteristiceale debitului: debitul mediu:Qm; debitele cu probabilit i de dep ire de 50% i 95% (Q50% iQ95%); debitele medii ale semestrului de var , respectiv de iarn , ob innd astf

indica ii privind varia ia puterii i energiei care pot fi produse de centrhidroelectric .

Gradul de concentrare a poten ialului teoretic liniar se poate exprimprinpoten ialul liniar specific, notat pij [W/m, kW/km sau MW/km] ob inut prin raportarea poten ialului teoretic Pij la lungimea Lij asectorului de referin i-j :

ij

ijij

L

Pp !


16/21

Metoda grafo-analitic pentru determinareapoten ialului teoretic liniar

ntr-un sistem de coordonateQ -z , se reprezint punctelei ij ale tronsonului, iar suprafa aA ha urat ntre dreapta careune te aceste puncte i proiec iile ei pe axaOz (vezi figura)reprezint , la scara desenului, exact poten ialul hidroenergeticliniar c utat. Rezult :

Reprezentarea grafic a poten ialului

hidoenergetic teoretic liniar


17/21

Se consider bazinul hidrografic din figura de mai jos, cu rulprincipal i afluen ii s i, precum i datele din tabelul al turat.

Se cere s se reprezintegrafic poten ialul hidroenergeticliniar al bazinului hidrografic

i s se ha ureze aria puteriiP pe graficul z = z (Q).

S ec iunea i 1 2 3 4 5 6 7

Q i [m 3/s] 2 2,5/2,9 3,2 4,4/5,6 6 7/8,6 9,4

z i [mdM] 1130 1100 1000 900 850 820 790

S ec iunea i 8 8av 9 9av 10 10 av

Q i [m 3/s] 0 0,4 0 1,2 0 1,6

z i [mdM] 1150 1100 1120 900 940 820


18/21

Metode de reprezentare a poten ialului hidroenergeticteoretic

Dup calculul poten ialului hidroenergetic teoretic, acestatrebuie reprezentat grafic, existnd mai multe sisteme dereprezentare: prin linii paralele ;

prin benzi ;

p < 100kW/kmp < 100 - 1000 kW/kmp < 1000 - 1500 kW/kmp < 1500 - 2000kW/km


19/21

prin izolinii de egal valoare a poten ialului specific ;

prin figuri geometrice a c ror suprafa este propor ional cuvaloarea poten ialului;

4

8

7

3

65 2

1

p1

p 2

p3

p 4

p 5


20/21

caracteristica cadastral /cadastrul hidroenergetic . Con ine: profilul n lung al rului z = z (L); varia ia debitului total n lungul rului Q = Q (L); varia ia poten ialului specific p = p (L); varia ia poten ialului hidroenergetic liniar exprimat ca putere sau ca energie; Se mai indic : lungimea n km, panta medie a fiec rui sector de ru i () i cotele z(mdM) ale punctelor care delimiteaz fiecare sector. Printr-un cerc se indic punctelen care rul prime te afluen i i de pe care parte a sa vin ace tia.


21/21

POTEN IALUL HIDROENERGETIC N LUME I N A

Se estimeaz poten ialul teoretic liniar mondial la valoarea de3800GW, la care corespunde o produc ie de energie de36000 TWh/an.Poten ialul tehnic amenajabil mondial este de circa 1710 GW cu15000 TWh/an, deci circa45% din poten ialul teoretic. Poten ialuleconomic amenajabil se apreciaz pentru o produc ie de energie de9800 TWh/an, deci circa27% din cel teoretic.

Exist o tendin de cre tere a valorii poten ialului tehnic amenajadatorit progresului tehnic.

n Europa, cel mai mare poten ial teoretic l are Norvegia (556

TWh/an), pe locul doi situndu-se Italia. Romnia are un poten ialteoretic de 90 TWh/an. Din punct de vedere economic amenajabil,Suedia are 51% din cel teoretic, apoi Finlanda 42% i Austria 39%.Romnia are poten ialul economic amenajabil de 26,7% din celteoretic.

Documents

ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASCĂ II