HIDRAULICÃ, HIDROLOGIE, HIDROGEOLOGIEEfectul modificãrii rugozitãþii albiei unui sector al râului Homorod Ciucaºasupra limitelor de inundabilitate la viituriDaniela Sârbu, Virgil Petrescu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

Studiu privind evoluþia calitãþii apei subterane din zona depozitului dezgurã ºi cenuºã aferent CET Drobeta - Turnu Severin, în perioada 2009 -2014Mihai - Doinel Muntean, Ioan Ciortea, Teodor Eugen Man . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

HIDROENERGETICÃAlgoritmi evoluþioniºti recenþi pentru probleme de optimizare, cu o apli-caþie în hidroenergeticãEliza Isabela Ticã, Radu Popa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

GOSPODÃRIREA APELORComportarea în exploatare a prizelor de apã în regim de ape mariRareº Andrei Chihaia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

Canalul colector de ape uzate B 140/210 Mihai Bravu, între trecut ºiprezentMãdãlin Mihailovici, Alexandru Moldovan, Anca Rotaru, Iulian Drãgunoiu . . . . . . .32

In Memoriam Prof. ªtefan Ionescu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

HIDROTEHNICAvol.60 2015

Cuprins

8 - 9

HYDRAULICS, HYDROLOGY,HYDROGEOLOGYThe effect of bed roughness changing on a sec-tor of Homorod Ciucaº River upon the floodlimitsDaniela Sârbu, Virgil Petrescu . . . . . . . . . 3

Study on groundwater quality evolution in thearea related to the slag and ash deposit of CETDrobeta-Turnu Severin for the period 2009-2014Mihai - Doinel Muntean, Ioan Ciortea,Teodor Eugen Man . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

HYDROPOWERRecent evolutionary algorithms for optimization pproblems with an application in hydropower engineeringEliza Isabela Ticã, Radu Popa . . . . . . . . . 16

WATER MANAGEMENTWater intakes behavior in operation duringhigh water regimeRareº Andrei Chihaia . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Sewer wastewater B 140/210 Mihai Bravu,between past and present. Mãdãlin Mihailovici, Alexandru Moldovan,Anca Rotaru, Iulian Drãgunoiu . . . . . . . . 32

HYDRAULIQUE, HYDROLOGIE,HYDROGEOLOGIEL’effet de modifier la rugosité du lit d’unsecteur de la rivière Homorod - Ciucaº sur leslimites des inondationsDaniela Sârbu, Virgil Petrescu . . . . . . . . . 3

Etude sur l’évolution de la qualité des eauxsouterraines dans la région liées au dépôt descories et de cendres CET Drobeta - TurnuSeverin pour la période 2009 - 2014Mihai - Doinel Muntean, Ioan Ciortea,Teodor Eugen Man . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

HYDROELECTRICITEAlgorithmes évolutionnaires récents pour desproblèmes d’optimisation, avec une applicationen ingénierie hydroélectriqueEliza Isabela Ticã, Radu Popa . . . . . . . . . 16

GESTION DES EAUXComportement dans exploitation des prisesd’eau sous les eaux hauteRareº Andrei Chihaia . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Egouts des eaux usées B 140/210 Mihai Bravuentre passé et présent Mãdãlin Mihailovici, Alexandru Moldovan,Anca Rotaru, Iulian Drãgunoiu . . . . . . . . 32

C O N T E N T S C O N T E N U

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 3

1. IntroducereCoeficientul de rugozitate exprimã efectul

neregularitãþilor albiei minore ºi a celei majoreale unui curs de apã atât asupra vitezei mediiîntr-o secþiune transversalã, cât ºi asupra nive-lului apei. Cu cât aluviunile din patul albiei suntmai grosiere ºi/sau microrelieful patului mai

pronunþat (rifluri, dune cu rifluri, dune spãlate,traversade, antidune etc.), cu atât valorile coefi-cientului de rugozitate sunt mai mari. Efectulcreºte în condiþiile unor albii neîntreþinute, undes-a dezvoltat în mod necontrolat vegetaþia ripa-rianã ºi/sau unde s-au depozitat diferite reziduu-ri pe maluri ºi/sau în albie.

Creºterea valorilor coeficientului de rugozi-tate poate conduce la mãrirea riscului la inunda-þii prin creºterea nivelului apei în râuri la viituri.

EFECTUL MODIFICÃRII RUGOZITÃÞII ALBIEI UNUI SECTOR ALRÂULUI HOMOROD CIUCAª ASUPRA LIMITELOR DE

INUNDABILITATE LA VIITURI

Dr.ing. Daniela SârbuInstitutul Naþional de Hidrologie ºi Gospodãrire a Apelor

Prof.univ.dr.ing. Virgil PetrescuUniversitatea Tehnicã de Construcþii Bucureºti

Referent ºtiinþific:Prof.univ.dr.ing. Radu Drobot

La curgeri cu suprafaþã liberã, coeficientul de rugozitate exprimã efectul neregularitãþilor albieiasupra nivelului apei ºi a vitezei medii de-a lungul unui curs de apã. Unul dintre factoriiresponsabili de producerea inundaþiilor la ape mari este reprezentat de neîntreþinerea albieicursului de apã, depozitarea gunoiului ºi a altor reziduuri pe maluri etc., ceea ce conduce lacreºterea semnificativã a valorii coeficientului de rugozitate. În vederea reducerii nivelului apeiºi, respectiv, a mãrimii zonelor inundate la viituri, se pot propune diferite mãsuri, între carerealizarea unor lucrãri de îndepãrtare a vegetaþiei din albia minorã ºi introducerea terenuluiriveran în circuitul agricol. În lucrarea de faþã se prezintã simulãrile numerice ale curgerii apeipe râul Homorod Ciucaº, între localitãþile Vlãdeni ºi Dumbrãviþa (judeþul Braºov), folosindprogramul Hec-Ras. Mai întâi s-a simulat regimul actual de curgere ºi apoi cel modificat prinaplicarea unor lucrãri de curãþare a albiei, la un debit cu probabilitatea de depãºire de 1%.Prin generarea limitelor de inundabilitate pentru cele douã regimuri, se poate constata efectulpozitiv al lucrãrilor propuse.

ABSTRACT:

REZUMAT:

At the open channel flow, the roughness coefficient expresses the effect of bed irregularitieson water levels and average velocity along a watercourse. One of the factors responsible forproducing floods is the failure to maintain the regular riverbed, storing garbage and otherdebris on the sides, etc., leading to a significant increase in the value of roughnesscoefficient. In order to reduce water levels, respectively size of flooded areas, it can beproposed various measures, including carrying out some of riverbed vegetation removal andintroduction of riparian land in agricultural circuit. In this paper we present numericalsimulations of water flow on the river Homorod Ciucaº between localities Vlãdeni andDumbravita (county Brasov), using the Hec-Ras program. At first it was simulated the currentflow regime and then the modified one by applying cleaning works to riverbed, at a flow rateof 1% exceedance probability. By generating flooding limits for the two regimes, one can seethe positive effect of the proposed works.

Cuvinte cheie:coeficient de rugozitate, model hidraulic, inundaþii, limite de inundabilitate.

HIDRAULICÃ

4 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

Cu privire la coeficientul de rugozitate,acesta are valori diferite în albia minorã ºi înalbia majorã, aspect de care trebuie þinut seamaîn cazul simulãrii numerice a curgerii în albiicompuse. Valorile coeficientului de rugozitatese pot alege din tabele sau din grafice, daracestea sunt doar valori orientative. Pentru oalegere corectã a valorilor coeficientului derugozitate ar trebui sã se þinã cont ºi devariabilitatea lor sezonierã.

În cazul simulãrii numerice a curgeriipermanente pe un sector de râu, valorilecoeficientului de rugozitate reprezintã, în fapt,valori de calibrare a modelului hidraulic decalcul, obþinute prin închiderea pe cheileliminimetrice amonte - aval, la debite cu diferiteprobabilitãþi de depãºire.

Valorile coeficientului de rugozitate al uneialbii pot fi reduse prin lucrãri de întreþinere(înlãturarea vegetaþiei ripariene excedentare ºi adepunerilor aluvionare, demolarea construcþiilordin albie sau a resturilor de construcþii care numai sunt funcþionale, îndepãrtarea gunoaielor ºia altor reziduuri etc.) sau prin lucrãri de pereerea malurilor. Reducerea valorii coeficientului derugozitate în albia majorã se poate realiza prinintroducerea acestor terenuri în circuit agricol.

2. Prezentarea sectorului de râu analizatPentru a evidenþia influenþa rugozitãþii asupra

nivelului ºi vitezei apei, s-a analizat sectorulrâului Homorod Ciucaº între localitãþile Vlãdeniºi Dumbrãviþa din judeþul Braºov (fig. 1).

Râul Homorod Ciucaº (cod cadastral VIII –1.51) este afluent de stânga al râului Olt, pesectorul sãu superior. Râul Homorod Ciucaº are olungime de 40 km ºi o suprafaþã de bazin de 322km2, localizat în totalitate în judeþul Braºov [1].

Simularea numericã a curgerii pe acestsector de râu s-a realizat cu ajutorul progra-mului de calcul Hec-Ras, dezvoltat de US ArmyCorps of Engineers [2].

Programul poate determina nivelurilesuprafeþei libere a apei în miºcare nepermanentãsau permanentã, în curgere uniformã saugradual variatã, pentru râuri în regim hidrologicnatural sau amenajat (în cazul unor lucrãriexecutate sau numai proiectate), pentru albiiunifilare, dendritice sau inelare.

Având în vedere realizarea unui modelhidraulic corespunzãtor regimului actual decurgere, s-a folosit un coeficient de rugozitatecu valoarea de 0,040 pentru albia minorã ºi0,080 pentru albia majorã. Valoarea relativmare a coeficientului de rugozitate din albiaminorã se justificã prin aspectul general al albieiîn zona celor douã localitãþi (albie neîntreþinutã,cu vegetaþie în exces, fig. 2 ºi fig. 3).

3. Simularea numericã a curgerii înregim actual ºi în regim modificat prinsoluþia propusã

O soluþie posibilã pentru limitarea risculuila inundaþii în caz de viiturã este aceea de areduce valorile coeficientului de rugozitate prinaplicarea unor lucrãri de curãþare a albiei mino-re ºi de redare în circuit agricol a terenurilor dinalbia majorã.

În acest mod se apreciazã faptul cã valorilecoeficientului de rugozitate se pot reduce pentrualbia minorã de la 0,040 la 0,035, iar pentrualbia majorã, de la 0,080 la 0,075 [3, 4].

Calculele hidraulice s-au realizat înconformitate cu reglementãrile cuprinse în H.G.nr. 846/2010, care precizeazã cã proiectareastructurilor de apãrare trebuie sã se facã la debi-

Fig. 1. Localizarea în plan a sectorului de râu pe care este propusã varianta de lucrãri

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 5

Fig. 2 - Aspectul albiei râului Homorod Ciucaº în zona localitãþii Vlãdeni

Fig. 3 - Aspectul albiei râului Homorod Ciucaº în zona localitãþii Dumbrãviþa

Fig. 4 - Profilul longitudinal al sectorului de râu dintre localitãþile Vlãdeni ºi Dumbrãviþa cu reprezentarea niveluluiapei corespunzãtor debitului cu probabilitatea de depãºire de 1% în cele douã situaþii analizate: linia continuã - în

regim actual de curgere; linia punctatã - în regim modificat prin lucrãrile propuse

6 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

te/niveluri/inundaþii cu probabilitatea de depã-ºire de cel puþin 0,2% în cazul zonelor urbanedezvoltate, de 0,5% pentru zonele urbane cudezvoltare medie, de 1% pentru zonele rurale ºide 10% pentru zonele agricole unde nu existãlocuinþe sau bunuri sociale ºi economiceimportante [5].

În urma rulãrii modelului hidraulic desimulare a curgerii apei în regim actual ºi înregim modificat prin lucrãrile propuse, în figura4 se prezintã, spre comparaþie, profilul longi-tudinal al râului în cele douã situaþii. Se constatãfaptul cã dupã realizarea lucrãrilor de întreþine-re, nivelul apei va scãdea cu aproximativ 0,15 -0,20 m, la debitul cu probabilitatea de depãºirede 1%.

Rezultatele sunt prezentate ºi tabelar înfigura 5. Corespunzãtor, creºte viteza medie aapei pe secþiunea de curgere.

Pentru a se observa efectele reducerii valo-rilor coeficientului de rugozitate asupra mãrimiizonelor inundate, au fost generate limitele deinundabilitate pentru cele douã situaþii: regimul

actual de curgere ºi regimul modificat de lucrã-rile propuse (fig. 6).

Se considerã cã cel mai important efect alreducerii rugozitãþii albiei minore ºi majore prinexecutarea lucrãrilor de curãþare ºi întreþinere aalbiei, în afara coborârii nivelului suprafeþeilibere a apei, este reprezentat de scoaterea desub efectul inundaþiei a unei suprafeþe de terende aproximativ 57 ha.

4. ConcluziiUnul dintre factorii antropici responsabili

pentru producerea inundaþiilor este reprezentatde neîntreþinerea albiei unui curs de apã,depozitarea de gunoaie ºi de alte reziduuri pemalurile albiei minore, ceea ce duce la creºtereavalorii coeficientului de rugozitate.

Studiul a fost realizat pentru a se analizaefectele produse de viituri cu probabilitatea dedepãºire de 1% în situaþia în care se intervine culucrãri de întreþinere pe sectorul râuluiHomorod Ciucaº, între localitãþile Vlãdeni ºiDumbrãviþa (judeþul Braºov), lucrãri care ar

Fig. 5 - Rezultatele tabelare comparate pentru cele douã situaþii analizate

reduce semnificativ valorile coeficientului derugozitate în albia minorã. Soluþia se comple-teazã cu introducerea terenului riveran în circui-tul agricol.

Astfel, se reduc valorile coeficientului derugozitate de 0,040 în albia minorã ºi 0,080 înalbia majorã, la 0,035 în albia minorã ºi 0,075în albia majorã. În aceastã situaþie, prin simularenumericã s-a constatat o coborâre cu 0,18 m, înmedie, a nivelului apei din râu, la debitul cuprobabilitatea de depãºire de 1%, iar suprafaþade teren scoasã de sub efectul inundaþiei este de57 ha.

Bibliografie [1] ***Atlasul Cadastrului Apelor din România,Bucureºti, 1992[2] US Army Corps of Engineers - HEC-RAS - RiverAnalysis System. Hydraulic Reference Manual,2010. Institute for Water Resources, HydrologicEngineering Center, Davis, CA 95616-4687, 2008 [3] Sârbu, D. - Strategii de minimizare a impactuluiantropic asupra albiilor cursurilor de apã, tezã dedoctorat, Facultatea de Hidrotehnicã, UniversitateaTehnicã de Construcþii, Bucureºti, 2015[4] S.C. AQUAPROIECT S.A. - Planul pentruprevenirea, protecþia ºi diminuarea efectelorinundaþiilor în bazinul hidrografic Olt, Bucureºti,2011[5] ***H. G. nr. 846/2010, M. Of. nr. 626/06.09.2010

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 7

Fig. 6 - Limitele de inundabilitate pe sectorul râului Homorod Ciucaº dintre localitãþile Vlãdeni ºi Dumbrãviþa:zona 1+2: în regim actual de curgere; zona 2: în regim modificat prin lucrãrile propuse

8 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

1. Producerea de energie electricã dincãrbuni ºi stocarea zgurii ºi a cenuºii înRomânia

Energia electricã este produsã în Româniaîn centrale termoelectrice (care folosesc dreptcombustibil cãrbunele, gazul metan, pãcurãetc.), centrale hidroelectrice, nucleare ºi centralecare folosesc energiile regenerabile (vântul,soarele etc.).

În prezent, puterea instalatã în SistemulEnergetic Naþional este de circa 18.651 MW dincare:

- 12.664 MW - 67,9% în centrale termo- electrice;

- 5.278 MW- 28,3% în centrale hidroelectrice;- 709 MW - 3,8% în centrala nuclearã

Cernavodã.

Din puterea de 12.664 MW în centraletermoelectrice, sunt instalaþi:

- 6.546 MW - în centrale pe cãrbuni;- 6.118 MW - în centrale pe hidrocarburi.Conform estimãrilor, cel puþin pânã în anul

2020, cãrbunele va rãmâne principala resursãenergeticã a þãrii, iar consumul va fi de circa 30milioane tone cãrbune energetic pe an. Cãrbu-nele ars în centralele termoelectrice provine dinproducþia internã ºi are urmãtoarea structurã:90% lignit (cãrbune inferior) ºi 10% huilã.

Deoarece cãrbunele utilizat în centraleletermoelectrice este de calitate inferioarã (90%lignit), cantitatea de zgurã ºi cenuºã rezultatã înurma arderii reprezintã circa 28-35% dincantitatea de cãrbune ars.

În condiþiile în care se estimeazã un consumde cãrbune energetic de circa 30 milioanetone/an, va rezulta o cantitate de circa 10

STUDIU PRIVIND EVOLUÞIA CALITÃÞII APEI SUBTERANE DIN ZONADEPOZITULUI DE ZGURà ªI CENUªÃ AFERENT CET DROBETA -

TURNU SEVERIN, ÎN PERIOADA 2009-2014

Drd.ing. Mihai - Doinel MunteanDrd.ing. Ioan Ciortea

Prof.univ.emerit dr.ing. Teodor Eugen Man

Referent ºtiinþific:Prof.univ.dr.ing. Ioan Bica

Evacuarea zgurii ºi a cenuºii rezultate din arderea cãrbunilor la CET Drobeta-Turnu Severinse realizeazã hidromecanizat într-un depozit amplasat în apropierea localitãþii Halânga dinjudeþul Mehedinþi.Lucrarea prezintã circuitul hidrotehnic al CET Drobeta-Turnu Severin ºi al depozitului dezgurã ºi cenuºã de la Halânga. De asemenea, este analizatã evoluþia magneziului, clorului, pH-ului ºi sulfaþilor din apaprovenitã de la puþurile de observare a calitãþii apei subterane amplasate în aval de depozitulde zgurã ºi cenuºã. Perioada studiatã este între anii 2009 – 2014.

ABSTRACT:

REZUMAT:

The evacuation of slag and ash resulting from coal combustion in Drobeta-Turnu SeverinPower Plant is made hydro-mechanical (pumped) in a deposit located near Halanga localityfrom Mehedinti county.This work shows the hydraulic circuit inside of Drobeta-Turnu Severin Thermal Power Plantand the deposit of slag and ash from Halanga. The paper also analyzes the evolution of magnesium, chlorine, pH and sulphates in the waterfrom observation wells located downstream of slag and ash deposit. The period studied isbetween 2009 - 2014.

Cuvinte cheie: centralã termoelectricã, arderea cãrbunelui, calitatea apei subterane,hidroamestec, zgurã ºi cenuºã.

milioane tone/an zgurã ºi cenuºã. Zgura ºicenuºa sunt stocate în proporþie de 95% îndepozite de reziduuri industriale, iar restul de5% este utilizat în alte sectoare ale economiei.Gradul de utilizare în economie este redusdatoritã atât slabei preocupãri a unitãþiloreconomice cât ºi calitãþii mediocre a zgurii ºicenuºii rezultate.

În România existã actualmente 27 dedepozite de zgurã ºi cenuºã la 23 de termo-centrale în funcþiune. Acestea au înãlþimi depânã la 65 m, ocupã suprafeþe de teren de pânãla 160 ha ºi conþin pânã la 35 milioane mc zgurãºi cenuºã.

Din cele 27 de depozite existente, la 14 s-auprodus în timp avarii sau incidente, care auconstat în:

- deversare de hidroamestec peste corona-mentul digurilor;

- antrenare hidrodinamicã de zgurã ºicenuºã;

- funcþionare necorespunzãtoare a drena-jelor;

- defecþiuni în sistemul de colectare ºirecirculare a apei limpezite.

Din cauza acestor avarii ºi incidente s-auprodus cedãri de taluzuri, ruperi de taluzuri cu

breºe de pânã la 20 m înãlþime, cu deversarea înexterior a zeci de mii de tone de zgurã ºi cenuºã,creºterea nivelului freatic în zonele adiacente,cu afectarea aºezãrilor umane sau a culturiloretc.

Transportul zgurii ºi cenuºii de la centralaelectricã la depozitul de deºeuri se realizeazãhidraulic prin pompare. Conform tehnologieiactuale, zgura ºi cenuºa se amestecã cu apã înproporþie de 1/8 pânã la 1/10 (zgurã +cenuºã/apã).

Pentru realizarea depozitelor de zgurã ºicenuºã se executã mai întâi digurile de bazã dinmateriale locale. Dupã începerea depozitãriizgurii ºi cenuºii ºi pe mãsurã ce depoziteleîncep sã se umple se realizeazã diguri desupraînãlþare din materialul grosier din depozit.Aceste diguri se realizeazã cu excavatoare,buldozere ºi cilindrii compactori. [1]

2. Amplasamentul CET Drobeta - TurnuSeverin ºi depozitul de zgurã ºi cenuºã

Centrala termoelectricã de la Drobeta-Turnu Severin a fost pusã în funcþiune în anul1985. În prezent este echipatã cu:

- 6 cazane de abur de 420 t/h;- 4 turboagregate de 50 MW;

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 9

Fig.1. Plan de încadrare în zonã

10 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

- 1 turbogenerator de 25 MW;- 1 turbogenerator de 22 MW, cu funcþio-

nare pe cãrbune. Centrala termoelectricã (CET) de la

Drobeta - Turnu Severin este amplasatã la circa6 km de municipiul Drobeta - Turnu Severin, iardepozitul de zgurã ºi cenuºã aferent esteamplasat la circa 1,50 km de centralã, pe valeaTrestelnic, în vecinãtatea localitãþii Halânga.

Din municipiul Drobeta - Turnu Severin sepoate ajunge la CET pe drumul naþional DN 67care leagã localitãþile Drobeta - Turnu Severinºi Târgu-Jiu, iar de la CET la depozitul de zgurãºi cenuºã se ajunge pe un drum tehnologic(figura nr. 1).

Depozitul de zgurã si cenuºã este de tip„vale” cu douã compartimente ºi s-a format prinbararea pârâului Trestelnic, afluent de dreapta alrâului Topolniþa, la circa 5 km amonte deconfluenþa cu Dunãrea. Digul de bazã a fostexecutat din materiale locale, are înãlþimea de5,50 m, pantele taluzurilor amonte ºi aval 1:3.

Prin realizarea digului de bazã, pârâulTrestelnic este barat la circa 2,50 km aval deizvoare pe o lungime de 2 km.

Odatã cu umplerea depozitului cu zgurã ºicenuºã, s-a trecut la realizarea digurilor desupraînãlþare, care sunt în numãr de 8, executatecu materiale grosiere din depozit în sistemul„spre amonte”. Aceste diguri au înãlþimea de3,50 m, pantele taluzurilor amonte ºi aval 1:3.

Pârâul Trestelnic are o lungime de circa 5km de la izvoare pânã la vãrsarea în râulTopolniþa, iar suprafaþa bazinului hidrograficeste de 4,38 km2.

Debitul pârâului este în general redus, cufluctuaþii mari în timpul anului, funcþie decantitatea de precipitaþii cãzute ºi care are oconcentrare rapidã a scurgerii datoritã panteimari atât a pârâului, cât ºi a versanþilor.

În zona prevãzutã pentru diguri, valea seprezintã mai îngustã ºi mai abruptã, oferindcondiþii morfologice favorabile îndiguirii.

Spre aval, Trestelnicul traverseazã terasasuperioarã a râului Topolniþa ºi formeazã limitasudicã a incintei centralei, tronson pe care valeaa fost regularizatã.

În zona prevãzutã pentru realizarea depo-zitului, terenul este ocupat de pãºuni cu rarepâlcuri de pãdure.

În regiune, în lungul cursurilor de apã a fostîntâlnitã o pânzã freaticã situatã în straturile depietriº ºi bolovãniº cuaternare ºi alimentatã deapele infiltrate în versanþi. În perimetrul centralei,pe terasa Dunãrii, apa subteranã a fost întâlnitã încondiþii naturale la adâncimi între 6 – 12 m.

Roca de bazã din zona depozitului de zgurãºi cenuºã are un conþinut bogat de argilã ºimarnã, fiind practic impermeabilã.

În versanþi nu au fost întâlnite straturiacvifere de suprafaþã ºi, în aceste condiþii, înperimetrul depozitului de zgurã ºi cenuºã de pevalea Trestelnicului nu sunt posibile aporturi deapã din subteran care sã influenþeze exploatareadepozitului.

3. Circuitul hidrotehnic ºi depozitul dezgurã ºi cenuºã de la CET Drobeta -Turnu Severin

Alimentarea cu apã industrialã se realizeazãîn comun, atât pentru Combinatul ChimicDrobeta - Turnu Severin, cât ºi pentru CETDrobeta – Turnu Severin.

Captarea apei se face din Dunãre, amontede Drobeta - Turnu Severin, în localitateaSchela Cladovei, prin intermediul unei staþii depompare tip cheson. Debitul de apã captat dinDunãre este de 4.812 m3/h fiind transportatprintr-o conductã cu diametrul de 1.000 mm, peo distanþã de 10 km, pânã la Halânga. O partedin acest debit este trimis spre Staþia de tratareapã industrialã de la Halânga (Q = 3.812 m3/h),iar o altã parte (Q = 1.000 m3/h) spre bazinul deamestec cu zgura ºi cenuºa rezultatã de la CETDrobeta-Turnu Severin. Debitul de apã trecutprin Staþia de tratare apã industrialã de laHalânga este distribuit spre Staþia de tratarechimicã (Q = 2.888 m3/h), unde are loc procesulde dedurizare ºi demineralizare, ºi un debit de924 m3/h spre diferite folosinþe din incinta CET.

Zgura provenitã de la cele 6 cazane de abureste concasatã ºi apoi amestecatã cu cenuºaprovenitã de la electrofiltre ºi cu apã într-unbazin de amestec. Raportul de amestec este de1:10 (zgurã ºi cenuºã/apã). Prin pompare,hidroamestecul este transportat prin intermediula patru conducte metalice cu diametrul de 400mm la depozitul de zgurã ºi cenuºã. [2]

Din conducta de transport, hidroamesteculajunge în conductele de distribuþie (D = 400mm) în incinta depozitului.

Existã câte o conductã de distribuþie lafiecare compartiment ºi care se întinde pe treilaturi ale acestuia (figura nr. 3).

Din conductele de distribuþie hidroames-tecul ajunge în depozit prin conducte dedescãrcare (D = 250 mm) prevãzute cu vane.Câteva din aceste vane sunt permanent deschiseîn mod aleatoriu pentru a realiza o umplereuniformã a compartimentelor.

Apa din interiorul depozitului, provenitã dinamestecul cu zgura ºi cenuºa, cea scursã pevalea Trestelnicului pânã în secþiuneadepozitului, precum ºi cea din precipitaþii esteevacuatã în exteriorul depozitului prinintermediul unor puþuri deversoare de colectare(trei unitãþi în fiecare compartiment) ºi a unuisistem de drenaj. Prin sistemul de evacuare aapei din depozit se evitã astfel deversarea peste

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 11

Fig.2. Circuitul hidrotehnic

Fig. 3. Plan de situatie compartiment nr.1

12 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

coronamentul digurilor de formare ºi exfiltrareaprin corpul digurilor, ceea ce ar periclitastabilitatea acestora.

Apa din depozit colectatã prin puþuri esteevacuatã în exterior prin conducte ce trec pe subdigurile de supraînãlþare. Puþurile deversoare decolectare sunt executate din prefabricate debeton armat (D = 1.000 mm, h = 0,15 m), carepermit supraînãlþarea acestora odatã cu creºtereacantitãþii de zgurã ºi cenuºã depozitatã ºi,implicit, ridicarea nivelului apei din depozit.

Conductele de evacuare a apei colectate înpuþurile de colectare sunt din oþel (D = 700 mm).

Drenajul interior al depozitului esteexecutat la piciorul taluzului amonte al diguluide supraînãlþare, pe toatã lungimea acestuia.Apa este colectatã prin conducte din PVC cudiametrul de 150 mm, prevãzute cu fante de0,5x10,0 cm. Aceste drenuri se descarcã din locîn loc în cãmine de beton (D = 1.000 mm), iarde aici în conducte din PVC cu diametrul de150 mm, fãrã fante, care trec prin digul desupraînãlþare, apa fiind evacuatã în drenajulexterior. Distanþa între conductele de evacuareeste de 35 m.

Drenajul exterior este compus din cãminede beton (D = 1.000 mm) de descãrcare a apeievacuate pe sub digul de supraînãlþare ºi dintuburi riflate din PVC, cu diametrul de 110 mm,situate la piciorul aval al digului desupraînãlþare.

Tuburile de drenaj sunt pozate în tranºee cuadâncimea de 0,85 m la drenajul interior ºi 0,70m la drenajul exterior. Filtrul drenurilor esteexecutat din material geosintetic filtrant,material drenant (refuz de ciur 30-70 mm) ºibalast de protecþie de 0,2-70 mm. Execuþiadrenajului interior ºi a conductelor de evacuarese face înainte de începerea execuþiei digului desupraînãlþare, iar drenajul exterior digului de

supraînãlþare, dupã terminarea execuþieiacestuia (figura nr. 4). [1]

Din cãminele executate la piciorul taluzuluiaval al digului de supraînãlþare apa colectatãprin drenajul interior ºi exterior este evacuatãprintr-o conductã cu diametrul de 200 mm,amplasatã pe taluzul exterior, în drenajulexterior al digului aflat la baza acestuia. Acestmod de evacuare a apei se face pânã la drenajulexterior executat la digul de bazã. Apa evacuatãprin sistemul de drenaj interior ºi exterior aldigurilor de supraînãlþare, împreunã cu apaevacuatã prin puþurile de colectare este dirijatãspre camera de amestec a zgurii ºi cenuºii cuapã ºi, astfel, este recirculatã în sistemul detransport hidromecanizat. [1]

4. Caracteristicile materialelor dindepozitul de zgurã ºi cenuºã

Materialul din depozitul de zgurã ºi cenuºãare urmãtoarea compoziþie: cenuºã (70% -90%), zgurã ºi deºeuri nerecuperabile (10% -30%). Proprietãþile fizice, chimice ºimineralogice ale cenuºilor variazã în funcþie denatura cãrbunilor arºi, conþinutul de steril,tehnologia ºi instalaþiile de ardere.

Cenuºa din depozitul de la CET Drobeta -Turnu Severin are un aspect nisipos, culoare griînchis (aproape neagrã) ºi conþine între 3% - 5%cãrbune nears. Analiza mineralogicã a cenuºii lamicroscopul polarizat a evidenþiat o structurãnecimentatã, slab compactã, cu oxizi de fier,cuarþ, feldspaþi ºi granule minerale. Dupãconþinut, s-au determinat douã tipuri de zgurã ºicenuºã:- tip A (grosierã), cu 75% - 85% nisip, 10%argilã ºi 5% praf;- tip B (medie ºi finã), cu 50% nisip, 6% argilãºi 44% praf .

Caracteristicile fizico-mecanice ale cenuºii

Fig. 4. Secþiune transversalã

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 13

Tabelul nr.1. Compoziþia chimicã a cenuºii din depozitul de la CET Drobeta Turnu-Severin (2009 - 2014)

Tabelul nr. 2. Caracteristicile apei decantate, drenate, din amestecul acestora ºi din pârâul Trestelnic(2009 - 2014)

depuse în depozit, importante pentru stabilitateahaldei, sunt: unghiul de frecare interioarã (α) =30o, coeziunea (C) = 0-40 kPa, densitatea (γ) =1,10-1,25 t/m3, permeabilitatea (k) = 10 -3-10-5

cm/s.Analizele chimice ale cenuºii au permis

identificarea de oxizi liberi, predominând cei desiliciu, fier, aluminiu ºi calciu (tabelul nr. 1).Aceºtia au o influenþã pozitivã asupra coeziuniidintre particule, comparativ cu alþi compuºi(oxizi de magneziu, potasiu ºi sodiu) care auefecte negative prin favorizarea unor fenomenede oxidare sau expansiune. În timp se vamicºora coeficientul de filtrabilitate.

Compoziþia chimicã a cenuºii indicã oafinitate scãzutã pentru apã, ceea ce face careþinerea acesteia în masa depozitului sã fieredusã. [2]

5. Date privind calitatea apei folositã latransportul zgurii ºi cenuºii, precum ºievoluþia în perioada 2009-2014 amagneziului, clorului, pH-ului ºi

sulfaþilor din puþurile de observare acalitãþii apei

Zgura ºi cenuºa rezultatã din ardereacãrbunilor este transportatã în amestec cu apãcaptatã din Dunãre, în depozit unde are locprocesul de decantare a particulelor solide.

Amestecul rezultat are caracter alcalin (pH= 8,5-8,8) ºi conþine: suspensii (15-160 mg/l),reziduu fix (1.200-1.300 mg/l), cloruri (50-75mg/l), sulfaþi (700-900 mg/l), Na+ (30 mg/l),Mg2+ (50 mg/l), Ca2+ (250 mg/l).

Gradul mare de mineralizare a amesteculuise datoreºte caracterului solubil al sãrurilor(cloruri, sulfaþi) din cenuºã.

Rezultatele analizelor chimice ale apeidecantate, ale celei colectate prin reþeaua dedrenaj, a amestecului acestora, precum ºi cea aemisarului (pârâul Trestelnic) sunt prezentate întabelul nr. 2.

Apele provenite din depozitul de zgurã ºicenuºã de la CET Drobeta – Turnu Severin aucaracter alcalin, un grad mare de mineralizare ºiconcentraþii ridicate de sulfaþi ºi cloruri.

14 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

Datoritã acestor caracteristici, evacuarea acci-dentalã a apelor colectate din depozit în pârâulTrestelnic ar produce poluarea acestuia.

Pentru urmãrirea evoluþiei calitãþii ºinivelului apei freatice au fost realizate înperioada punerii în funcþiune a depozitului unnumãr 5 foraje în aval de depozit. Nivelul apeifreatice în zona depozitului s-a situat între 6 ºi12 m adâncime faþã de nivelul terenului.

În lucrare este prezentatã evoluþiamagneziului, clorului, pH-ului ºi a sulfaþilor înurma analizelor fizico-chimice ale apeiprovenitã din puþurile de observare a calitãþiiapei, analize efectuate trimestrial în perioada2009 – 2014.

Aprecierea calitãþii apei subterane s-a efec-tuat prin compararea valorilor parametrilor decalitate ai acesteia, înregistraþi în urma anali-zelor fizico-chimice trimestriale, cu valorilelimitã admise în Legea 458/2002 – Legea apeipotabile, completatã cu Legea 311/2004 ºiNTPA 001/2002.

6. ConcluziiArderea cãrbunilor de calitate inferioarã în

centralele electrotermice din România are carezultat o cantitate anualã foarte mare de zgurãºi cenuºã. Transportul hidromecanizat al acestorreziduuri (amestec în raport 1/10 zgurã ºicenuºã/apã) de la centrale la depozitele de zgurãºi cenuºã necesitã o cantitate mare de apã. Apacolectatã ºi evacuatã din depozite esterecirculatã.

Reducerea cantitãþilor de apã folosite latransportul hidromecanizat se poate face prinutilizarea tehnologiei ºlamului dens (amestec înraport 1/1 zgurã ºi cenuºã/apã).

Pentru data punerii în funcþiune a depozi-tului de zgurã ºi cenuºã nu dispunem de dateprivind calitatea ºi nivelul apei freatice din zonarespectivã, motiv pentru care caracteristicile

fizico-chimice ale apei subterane au fost compa-rate cu valorile prevãzute în normativeleNTPA001/2002 ºi Legea nr. 458/2002 – Legeaapei potabile, completatã cu Legea nr. 311/2004.

Amplasarea depozitului de zgurã ºi cenuºãde la CET Drobeta - Turnu Severin într-o zonãcu teren greu permeabil ºi buna execuþie adigurilor ºi a sistemului de drenaj au condus laînregistrarea unui debit mic de apã infiltratã dindepozit în pânza freaticã. Ca urmare a acestuifapt, pentru perioada monitorizatã 2009 - 2014,nu s-au înregistrat ridicãri semnificative alenivelului pânzei freatice în aval de depozit.

De asemenea, încãrcarea cu substanþepoluante a apei infiltrare din depozit este redusãºi nu afecteazã în mod semnificativ calitateaapei freatice din zonã. [5]

Se impune în continuare o monitorizareatentã a evoluþiei nivelului ºi calitãþii apeifreatice din zonã, precum ºi decolmatarea celortrei puþuri de observare a calitãþii apei care suntîn prezent nefuncþionale.

Bibliografie[1] Proiect pentru extinderea ºi supraînãlþareadepozitului de zgurã ºi cenuºã la CET DROBETA-TURNU SEVERIN. Etapa a II-a Suprainaltareanumãrul 7 la cota 171,00 m a compartimentuluinumãrul 1[2] Studiu geologic, geotehnic ºi hidrogeologicpentru depozitul de zgurã ºi cenuºã valea Trestelnicaferent CET DROBETA-TURNU SEVERIN[3] Directiva 1999/31/CE privind depozitareadeºeurilor (transpusã prin HG nr. 349/2005)[4] Directiva 2001/80/CE privind limitarea emisiiloranumitor poluanþi în aer[5] Legea nr. 458/2002 – Legea apei potabile,completatã cu Legea nr. 311/2004[6] Burchiu, V., Burchiu, N., Dracea, D. - Energiiregenerabile, Curs litografiat USAMV, Bucureºti,2005

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 15

16 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

1. IntroducereSe ºtie cã orice problemã de optimizare

presupune definirea unei funcþii de performanþãf(x) – depinzând de vectorul x al necunoscutelor(variabilele de decizie), având componentele x1,x2,... xd. Aceastã funcþie trebuie maximizatã (sauminimizatã), pe baza unor ecuaþii care descriufuncþionarea sistemului fizic considerat ºi aunor restricþii de naturã diversã, în care aparcomponentele vectorului x. Rezolvarea proble-mei de optimizare constã în gãsirea vectoruluix* care satisface performanþa , în acord cuecuaþiile sistemului ºi respectând restricþiileimpuse.

Algoritmii de optimizare aparþin de douãmari categorii: algoritmi determiniºti ºialgoritmi stocastici.

În general, la algoritmii determiniºti seurmeazã reguli precise, specifice fiecãruia ºi –în fiecare rulare – ei gãsesc aceeaºi soluþie x* ºi

aceeaºi valoare optimã pentru f(x*). Funcþie decomplexitatea problemei de rezolvat, algoritmiideterminiºti impun cerinþe de naturã matematicã(linearitate, derivabilitate simplã sau dublã, conti-nuitate etc.) dificil sau nerealist de satisfãcut înmodelare, ori reclamã timpi de calcul exageraþi.

Algoritmii stocastici presupun, într-o formãsau alta, intervenþia factorului aleator. În ultimultimp, ei se împart în douã categorii: euristici ºimetaeuristici [1]. Cei euristici sunt de tipul„încercãri ºi corecþii”, bazându-se mai ales peexperienþa analistului ºi timpul avut ladispoziþie pentru a gãsi o soluþie satisfãcãtoare(nu garantat optimã). Algoritmii metaeuristici,de nivel mai ridicat, au o eficienþã sporitãdatoritã a douã caracteristici: diversificarea ºiintensificarea. Prima se referã la generarea desoluþii diferite prin care se exploreazã spaþiul decãutare la scara lui globalã, iar a doua priveºtefocalizarea cãutãrii locale în vecinãtateasoluþiilor mai performante. Prin aceasta seajunge la o multitudine de soluþii suboptimaleconvenabile, cu un efort de cãutare mult mai

ALGORITMI EVOLUÞIONIªTI RECENÞI PENTRU PROBLEME DEOPTIMIZARE, CU O APLICAÞIE ÎN HIDROENERGETICÃ

As.drd. Eliza Isabela Ticã, Prof.univ.dr.ing. Radu PopaUniversitatea Politehnica din Bucureºti

Referent ºtiinþific:Prof.univ.dr.ing. Virgil Petrescu

Se prezintã trei algoritmi metaeuristici recenþi: algoritmul licuriciului (2008), algoritmul cucului(2009) ºi algoritmul liliacului (2010). Aceºti algoritmi au fost testaþi într-o problemã deoptimizare hidroenergeticã relativ simplã pentru care, în unele circumstanþe, se poate obþine osoluþie corectã ºi printr-o metodã numericã alternativã. S-a comparat ºi comentat eficienþa lorde calcul. Cei mai performanþi algoritmi metaeuristici vor fi utilizaþi în viitor la abordarea unorprobleme de optimizare mai complexe.

ABSTRACT:

REZUMAT:

Three recent metaheuristic algorithms: firefly algorithm (2008), cuckoo search (2009) and batalgorithm (2010) are presented. These were tested for solving a relative simple hydropoweroptimization problem having – in some circumstances – an accurate solution obtained by analternative numerical method. Their computational efficiency has been compared andcommented. In the future the most suitable metaheuristic algorithms to approach some moreinterestingly optimization problems will be used.

Cuvinte cheie:algoritmi metaeuristici, algoritmul licuriciului, algoritmul cucului, algoritmul liliacului,optimizare în hidroenergeticã

HIDROENERGETICÃ

limitat. Algoritmii metaeuristici cei maiperformanþi sunt inspiraþi de procese din lumeaînconjurãtoare ºi printre aceºtia se plaseazã ºialgoritmii evoluþioniºti (AE) – algoritmi careopereazã cu populaþii de soluþii.

În mod practic, algoritmii AE au debutatodatã cu apariþia algoritmilor genetici (AG), înperioada 1960-1970 ºi a primelor lucrãri despreei [2-4]. Succesul algoritmilor AG în multipleaplicaþii practice din diverse domenii a stimulatimaginarea altor algoritmi inspiraþi din naturã.Astfel, în 1992 a apãrut algoritmul coloniei defurnici [5], în 1995 algoritmul roiului departicule [6], iar în 2004 algoritmul înmulþiriialbinelor [7]. Fiecare dintre aceºtia au condus lazeci de variante, din ce în ce mai performantesau mai bine adaptate la diverse problemecomplexe abordate de autorii care le-au utilizat.

Lucrarea de faþã prezintã cei mai recentapãruþi AE ºi anume: algoritmul licuriciului(ALic), în 2008 [1]; algoritmul cucului (AC, înoriginal Cuckoo Search), în 2009 [8] ºialgoritmul liliacului (ALil), în 2010 [9]. Cufoarte puþine excepþii, aceºtia sunt descriºi ºivalidaþi pe probleme de optimizare de naturãpur matematicã ºi doar în câteva cazuri au o ºisemnificaþie tehnicã. Din acest motiv, înprezentul articol se formuleazã o problemãrelativ simplã de optimizare a exploatãrii uneiamenajãri hidroenergetice cu lac de acumulareimportant ºi centralã de vârf asociatã ºi seanalizeazã eficienþa celor trei algoritmi mai sus-menþionaþi la rezolvarea ei. Deoarece structuracodurilor de calcul la oricare dintre ei estevalabilã (în cea mai mare parte) pentru diverseprobleme de interes, s-a urmãrit realizarea ºifuncþionarea corectã a acestor coduri, urmând caîn viitor cei mai eficienþi algoritmi sã fieutilizaþi la rezolvarea unor probleme complexede optimizare.

2. Algoritmul licuriciului (ALic)Acest algoritm este inspirat de caracte-

risticile ºi comportarea insectelor respective înnaturã. Multe dintre cele circa 2.000 de speciidiferite de licurici sunt capabile sã producãbioluminiscenþã prin organe fotogenice specialeplasate foarte aproape de suprafaþa corpului, înspatele unei cuticule translucide. Flash-urileluminoase au ºabloane specifice fiecãrei specii,

iar ritmul ºi durata spoturilor formeazã unsistem de semnalizare care apropie cele douãsexe. În plus, aceastã bioluminiscenþã atrageprada sau/ºi avertizeazã prãdãtorii care cunoscgustul amar neplãcut al licuricilor.

Intensitatea luminii scade cu inversulpãtratului distanþei faþã de sursã ºi devine maislabã, prin absorbþia de cãtre aer, odatã cuîndepãrtarea de sursã. Totuºi, noaptea vizibili-tatea licuricilor ajunge la câteva zeci sau sute demetri, suficientã pentru comunicarea întreindivizi.

Algoritmul ALic se bazeazã pe idealizareacomportãrii rezumate mai sus, prin urmãtoareleipoteze:

1. Toþi licuricii sunt de acelaºi sex ºi seatrag similar între ei;

2. Atractivitatea este proporþionalã custrãlucirea ºi ambele se reduc cu distanþa; pentrudoi licurici oarecare, cel mai puþin strãlucitor seva deplasa spre celãlalt, iar la strãlucire egalã, eise miºcã aleator;

3. Strãlucirea unui licurici este determinatãde valoare funcþiei obiectiv pentru poziþia sa,definitã de vectorul x, în domeniul permis alvariabilelor de decizie.

Variaþia atractivitãþii β cu distanþa r faþã desurse este admisã de forma:

unde β0 este atractivitatea la r = 0, de regulãβ0 ∈[0; 1], iar γ este coeficientul de absorbþie aluminii. Deplasarea licuriciului i spre un altulmai atractiv j este datã de relaþia:

unde: indicele t este contorul iteraþiei globale(de deplasare), al doilea termen din membruldrept corespunde atracþiei exercitate delicuriciul j asupra lui i, iar ultimul termen dãcomponenta stocasticã a miºcãrii, cu αt∈[0;1] -un parametru aleator ºi εi∈[-0,5; 0,5] - un vectoraleator distribuit normal sau uniform pedomeniu.

Pentru distanþa rij se adoptã, de exemplu,distanþa cartezianã:

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 17

2

0)( rer ⋅⋅−⋅⋅== γγββββ (1)

( ) tit

ti

tj0

ti

1ti

2ije εεααββ γγ ⋅⋅++−⋅⋅⋅⋅++== ⋅⋅−++ xxxx r (2)

( )∑=

−=−=d

1k

2kj,ki,jiij xxxxr (3)

18 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

Setarea parametrilor care apar în modeltrebuie fãcutã în acord cu problema de rezolvat.Pentru β0 = 0, relaþia (2) corespunde unei„plimbãri” aleatoare, fãrã atracþie între indivizi,iar pentru β0 = 1 licuriciul cel mai performant îiinfluenþeazã hotãrâtor pe ceilalþi. Dacã γ = 0,algoritmul ALic se reduce la o variantã a algo-ritmului roiului de particule, iar pentru γ → ∞atractivitatea tinde spre zero, asemãnãtor cusituaþia când β0 = 0. În general, se recomandãγ ∈ [0;10], dar se poate lega de scara varia-bilelor de decizie S din problemã, sub forma:

Atractivitatea β se introduce prin relaþia:

cu βmin ales, de exemplu, βmin = 0,2.Pentru a controla amplitudinea componentei

aleatoare din relaþia (2), parametrul αt se iavariabil cu iteraþia globalã, sub forma:

αt = α0 . δt, cu 0 < δ < 1, (6)

iar termenul corespunzãtor din relaþia (2) seleagã de scara problemei prin αt

. εit . S.

Cu relaþiile de mai sus ºi þinând cont deaspectele menþionate, populaþia iniþialã delicurici xi, i = 1,n generatã aleator din domeniilepermise pentru variabile, se deplaseazã îniteraþii succesive spre soluþia optimã globalã x*a problemei. Ulterior formulãrii algoritmuluiALic prezentatã în acest articol, au apãrutvariante perfecþionate [10].

3. Algoritmul cucului (AC)O altã sursã de inspiraþie pentru conceperea

de algoritmi evoluþioniºti (AE) a constituit-ocomportamentul parazitar de reproducere a unorspecii de cuci. În fapt, femelele acestor specii îºidepun ouãle în cuiburile altor specii gazdã,având abilitatea de a produce ouã asemãnãtoareca formã ºi culoare cu cele ale gazdei, ba chiaralegând momentul depunerii lor (cu duratã deeclozare mai micã) imediat dupã pasãreaparazitatã.

Dacã gazda identificã imixtiunea, fieeliminã ouãle strãine din cuib, fie pãrãseºtedefinitiv cuibul ºi îºi construieºte un altul. Încaz contrar, puiul de cuc, eclozând primul, are

reflexul de a arunca din cuib ouãle gazdei, iardacã apar ºi „fraþi vitregi”, el îºi adapteazãpiuitul la al acestora, pentru a fi favorizat lahrãnirea de cãtre „pãrinþii adoptivi”.

Acest comportament perfecþionat de cuci înnaturã a asigurat perpetuarea speciilor respecti-ve ºi a sugerat schematizarea AC dupã urmãtoa-rele reguli idealizate:1. Fiecare cuc produce un ou odatã ºi îl depuneîntr-un cuib ales la întâmplare;2. Cuiburile cu ouãle cele mai valoroase(soluþii) se transferã în generaþiile/ iteraþiileurmãtoare;3. Numãrul de cuiburi disponibile este fixat, daro gazdã poate descoperi oul strãin cu oprobabilitate pa∈[0;1], caz în care pasãrea gazdãpoate fie sã elimine oul din cuib, fie sãabandoneze acest cuib construind unul completnou într-o altã locaþie.

Pentru simplificare, regula 3 se poateaproxima printr-o fracþie pa din cele n cuiburicare pot fi înlocuite cu unele noi (conþinând noisoluþii aleatoare în ele). Calitatea sau ajustareaunei soluþii într-o problemã de maximizarepoate fi admisã ca proporþionalã cu funcþiaobiectiv.

Ecuaþia de bazã a algoritmului AC, princare o soluþie/cuc i se transferã de la generaþiacurentã t la urmãtoarea t+1, este:

în care al doilea termen din membrul dreptcorespunde unui „zbor” aleator de tip Lévy.Aceasta este un tip special de distribuþie, avândmedia ºi varianþa infinite, iar generarea paºilors pentru implementare se face cu algoritmulMantegna [11], conform cãruia:

unde u ºi v sunt numere aleatoare normaldistribuite, de medii 0 ºi abateri standard:

iar β - un parametru din intervalul [1;2]. Înrelaþia (9), Γ(.) este funcþia gamma.

2

1S

==γγ (4)

( ) 2

e1)( minminrr γγβββ −⋅−+= (5)

Lévy,ti

1ti ⋅+=++ αxx (7)

ββ1/vus == (8)

( )1 ,

22

12

sin1

21 =

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

⎫

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

⋅⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

Γ

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅+Γ

= − vn σβ

β

πββ

σ ββ(9)

Direcþia de miºcare cu pasul s (pozitiv saunegativ, în funcþie de semnul lui u) ºi care nuapare explicit în ecuaþia (7) este datã dediferenþa (xt* - xi

t), unde xt* este soluþia cea maiperformantã de la iteraþia t+1, aceasta orientândcucii la iteraþia spre cuiburile cele mai avanta-joase. Dacã valoarea funcþiei de performanþãpentru xi

t+1 este mai bunã decât xit pentru xi

t,atunci prima ocupã cuibul i, în locul soluþieivechi.

Totuºi, AC prevede ca fracþia pa din totalulpoziþiilor atinse prin ecuaþia (7) sã poatã fiînlocuite prin soluþii complet noi, generatealeator din domeniile permise pentru variabile,evitând convergenþa spre optime locale.

„Zborurile” Lévy s-au dovedit mai eficientedecât cele cu paºii extraºi dintr-o distribuþienormalã (care corespund la o „plimbare” alea-toare de tip brownian) ºi aceasta se datoreazã, înprincipal, paºilor mai mari care pot rezulta dindistribuþia Lévy (varianþã infinitã).

Ca ºi în cazul algoritmului ALic, pe mãsurãce iteraþiile avanseazã, soluþiile iniþiale (cuibu-rile) îºi amelioreazã conþinutul ºi tind spre opti-mul global al problemei. Variantele mai noi alealgoritmului AC pot lucra ºi cu metapopulaþii(mai multe ouã într-un cuib), dar acestea nu suntcomentate în prezentul articol.

4. Algoritmul liliacului (ALil) Pe lângã faptul cã sunt singurele mamifere

efectiv zburãtoare, liliecii de talie micã (dintrecele aproape 1.000 de specii în total), au ocapacitate fantasticã de orientare în spaþiulînconjurãtor datoritã unui sistem perfecþionat deecolocaþie biologicã.

Ei lanseazã rafale ultrasonore, fiecare cudurata între 5 ºi 20 ms, având rata de emisie de10 ÷ 20 rafale pe secundã, dar care poate sãajungã pânã la 200 rafale pe secundã înaproprierea prãzii. Frecvenþa undelor sonoreeste cuprinsã între 25 ºi 150 kHz, ceea cecorespunde la lungimi de undã de 2 ÷ 14 mm(ordinul de mãrime al prãzii). Intensitateasonorã poate ajunge la 110 dB (din fericire îndomeniul ultrasonic!), dar liliacul o reduce pemãsurã ce se aproprie de pradã.

Semnalele ecoului venit din mediu suntprocesate cu o abilitate uimitoare, urechileliliacului integrându-le în circa 300 ÷ 400 μs,

ceea ce îi permite nu numai orientarea în spaþiu(poate evita obstacole de grosimea firului depãr), ci ºi identificarea distanþei, orientãrii,vitezei ºi chiar tipului de pradã vizat. Înprincipal, aceastã abilitate se bazeazã pesesizarea diferenþei de timp între emisia rafaleiºi recepþia ecoului, precum ºi a variaþieiintensitãþii ecoului.

Algoritmul inspirat de caracteristicileecolocaþiei liliecilor admite urmãtoarele regulisimplificatoare:1. Toþi liliecii folosesc ecolocaþia pentru aaprecia distanþa ºi diferenþiazã prada debarierele din mediul înconjurãtor;2. Liliecii zboarã aleator, cu viteza vi la poziþiaxi, emiþând rafale de frecvenþã ωmin fixã (sau delungime de undã fixã) ºi intensitate A0 pentru acãuta prada. Liliecii îºi pot ajusta automatfrecvenþa pulsurilor sonore, intensitatea acesto-ra, precum ºi rata emisiilor r ∈ [0;1], în funcþiede proximitatea prãzii;3. Se presupune cã intensitatea variazã de la ovaloare mare, pozitivã, A0, spre o valoareminimã, constantã, Amin, iar frecvenþa variazã îndomeniul [ωmin; ωmax].

În implementare se poate lucra fie cufrecvenþa ω, fie cu lungimea de undã λ, ºtiutfiind cã produsul lor ω . λ este practic constant(egal cu 340 m/s – viteza sunetului în aer).

Fiecare liliac corespunde la o soluþieposibilã a problemei, xi. Variabilele de deciziesunt iniþial generate aleator din domeniilepermise ºi influenþeazã valoarea funcþiei deperformanþã f(xi), care este cu atât mai bunã cucât prada este mai apropiatã.

Pentru fiecare liliac/soluþie se iniþiazã:viteza vi (de exemplu, vi = 0 pentru i = 1,n), ratamaximã de emisie ri

0 ºi intensitãþile sonoremaxime Ai

0– din domenii alese în acord cu scaravariabilelor din problemã (de exemplu, ri

0

generat aleator în domeniul [0;1], Ai0 generat

aleator în domeniul [0,1; 1]).La o iteraþie a zborului spre pradã (soluþia

optimã globalã), miºcarea fiecãrui liliac/soluþieîn spaþiul d – dimensional de cãutare sedefineºte prin relaþiile:

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 19

ti

1ti

ti vxx += −

)( *xxvv −⋅⋅++== −− 1tii

1ti

ti ωω

(10)

(11)

în care t este indicele de iteraþie, x* - soluþiacurentã cea mai bunã de la iteraþia anterioarã, iarβ - un numãr aleator, uniform distribuit pe [0; 1].

Dupã actualizarea soluþiilor cu relaþiile (10)- (12), în etapa de cãutare localã, se alegealeator una dintre cele mai bune ºi se genereazão nouã soluþie în jurul ei, prin „plimbare”aleatoare, cu relaþia:xnou = xvechi + ε . At , (13)unde ε este un vector generat aleator din [-1;1],iar At este media intensitãþilor Ai la iteraþiarespectivã. Dacã noua soluþie este mai bunãdecât x* curent, ea se pãstreazã în locul lui xvechi.

Înainte de a trece la iteraþia urmãtoare, segãseºte noua soluþie x* ºi se actualizeazã inten-sitãþile sonore ºi ratele pulsurilor cu relaþiile:

unde α ºi γ sunt parametri constanþi. Alegând0 < α < 1 ºi γ > 0, pe mãsurã ce iteraþiile avan-seazã, Ai se reduce ºi ri se amplificã – la fel caîn comportamentul liliecilor din naturã, când seaproprie de pradã (soluþia optimã).

5. Studiu de caz cu aplicaþie înhidroenergeticã

Pentru testarea algoritmilor menþionaþi maisus, s-a preluat o problemã din [12], referitoarela lacul Vidraru ºi CHE Corbeni, care s-asimplificat astfel încât sã poatã fi rezolvatãprintr-o metodã numericã, pentru a cunoaºtesoluþia la care trebuie sã ajungã algoritmii deoptimizare.

Curba de capacitate a lacului s-a aproximatsub forma:

unde z este nivelul suprafeþei libere (mdM) ºi V– volumul în acumulare (mil. m3).

Producþia specificã de energie se poateexprima prin relaþia:

S-a admis producþia anualã de energie de lafaza de proiect (400 GWh/an), cu producþiilelunare impuse, Ek*, k = 1,12 ºi s-au consideratdebitele medii lunare multianuale afluente în lacQaflk (m3/s), k = 1,12 (tabel 1).

Volumele afluente în acumulare la sfârºitulfiecãrei luni k s-au limitat inferior Vmin k ºisuperior Vmax k, astfel încât sã existe rezervã deapã în lac pentru lunile secetoase ºi posibilitateade control al viiturilor pentru lunile ploioase (v.tabel 1).

Presupunând cunoscut volumul iniþial V0

aflat în lac la începutul anului, s-a urmãritgãsirea volumelor finale lunare în lac xk, k =1,12, astfel încât producþiile lunare de energieEk sã fie cât mai apropiate de cele impuse, Ek*,dacã tot stocul lunar defluent este uzinat.Funcþia de performanþã s-a ales sub forma:

în care energia produsã este:

în care zk = (xk-1, xk) este nivelul mediu lunar alsuprafeþei libere ºi Dk(xk-1, xk) - stocul lunarturbinat:

unde x0 = V0 pentru prima lunã (k=1).Este de aºteptat ca pentru o valoare V0

raþionalã sã existe soluþie x, astfel încât sã serealizeze lunã de lunã producþii de energie egale

20 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

)( minmaxmini ωωωωββωωωω −⋅⋅++== (12)

( )[ ]trr;AA ⋅−−⋅=⋅= ++++ γα exp1 0i

1ti

ti

1ti (14)

)m(mil. 7311pentru,13063360282769

)m(mil. 7311pentru

,10991205337492750913731

3

3

24

, VV,,z

, VV,V,,z

>

⋅+=≤

⋅⋅−⋅+= −

(15)

Tabelul 1: Date de intrare pentru algoritmii de optimizare

)m(GWh/mil.)506(00209570)( 3 z,ze −⋅=(16)

( ) ( )⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

−= ∑=

12

1k

2kkfmin *EEx (17)

k aflk1kk VD +−= − xx

( ) kkk DeE ⋅= z (18)

(19)

cu cele impuse, dacã s-au admis debiteleafluente egale cu mediile lunare multianuale.Soluþia respectivã se poate gãsi succesiv, lunãdupã lunã, cu metoda tangentei (Newton), prinrezolvarea, de exemplu, pentru luna ianuarie aecuaþiei:

Pornind cu o aproximaþie iniþialã, deexemplu x1

v = V0, soluþia se corecteazã iterativcu relaþia:

unde F’(x) = dF(x)/dx, indicii v ºi n se referã laiteraþia anterioarã ºi cea curentã, z se evalueazãcu relaþia (15) adecvatã, pentru V1 = (V0 + x1)/2,iar în derivata F’ se þine seama cã de/dx1 =(de/dz) . (dz/dx1). Iteraþiile înceteazã când

ceea ce corespunde unei diferenþe asemãnãtoare(ca ordin de mãrime) între E1 ºi E1*.

Evident, dupã determinarea lui x1, acestadevine volum iniþial pentru februarie ºi, cuaceeaºi metodã, se determinã x2 º.a.m.d. Soluþianumericã obþinutã cu metoda Newton pentruV0 = 300 mil. m3 este prezentatã în tabelul 2.

Problema formulatã mai sus s-a abordatprin algoritmii evoluþioniºti ALic, AC ºi ALilca problemã de optimizare, urmãrind analizaeficienþei acestora.

Pentru AC ºi ALil s-a lucrat cu populaþii decâte 50 de soluþii, pe parcursul a cel mult 10.000de iteraþii globale, iar pentru ALic s-au admis20 de licurici, toate rulãrile fiind stopate fie laatingerea numãrului maxim de iteraþii permis,fie la îndeplinirea criteriului impus f(x) ≤ 0,05.

Deoarece în 10 rulãri diferite ale algorit-mului AC, cu parametrii pa = 0,25 ºi β = 1,5, asatisfãcut criteriul de oprire dupã cel mai redusnumãr mediu de iteraþii (596), se prezintã ºi secomenteazã, în primul rând, aceste rezultate.

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 21

( )( ) 01afl10111 =+−⋅−= VVzeE)F( * xx (20)

( )( )v

vvn

FF

1'

111 x

xxx −= (21)

,001011 ,vn ≤≤− xx

Tabelul 2: Soluþia numericã Vfin pentru V0 = 300 mil. m3

Tabelul 3: Sintezã pe 10 rulãri cu algoritmul AC pentru V0 = 300 mil. m3

22 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

În tabelul 3 s-au inclus valorile minimã,medie ºi maximã pe cele 10 rulãri cu AC, pentruvolumele finale în lac ºi energiile produse.

Comparând valorile medii ale volumelor lasfârºit de lunã din tabelul 3 cu soluþia numericãdin tabelul 2 se constatã asemãnarea acestora,aºa cum se observã ºi din figura 1, în care suntreprezentate toate cele 10 variaþii de volumegãsite cu AC, împreunã cu soluþia numericã.Pentru a evidenþia faptul cã totuºi existãdiferenþe între soluþii, s-a inclus ºi un detaliu înfigura 1.

Trebuie menþionat cã soluþia numericãcorespunde unei producþii anuale de 400 GWh,în timp ce producþia anualã în oricare dintre cele

10 rulãri a ieºit cu pânã la 0,5 GWh mai mare,ceea ce explicã volumul mediu în lac de lasfârºitul anului cu ceva mai mic decât în soluþianumericã.

Referitor la producþiile lunare de energie,acestea sunt extrem de apropiate de cele impusedin tabelul 1, atât ca valori medii pe cele 10rulãri, cât ºi ca valori minime sau maxime faþãde acestea. În figura 2 s-au reprezentat ecartu-rile maxime procentuale (în plus ºi în minus)pentru energiile obþinute în cele 10 rulãri alealgoritmului AC faþã de valorile planificate. Sepoate constata faptul cã ecartul a fost maximpentru luna 7, dar de doar 0,75% (circa 0,35%în plus ºi respectiv circa 0,40% în minus).

Fig. 1. Variaþiile volumelor în lac obþinute în 10 rulãri cu algoritmul AC, în comparaþie cu soluþia numericã

Fig. 2. Ecarturile maxime procentuale (pozitive ºi negative), pe luni, faþã de producþiile de energieplanificate, în 10 rulãri cu algoritmul AC

În rulãrile cu algoritmul ALil s-au folositparametrii: ωmax = 1, ωmin = 0, Amax = 1, α = 0,9,γ = 0,5 ºi ri

0 = aleator, i = 1,n, fãrã a se insistapentru o ajustare minuþioasã la scara problemeianalizate. Numãrul necesar de iteraþii pânã laatingerea criteriului de oprire a variat între1.300 ºi 2.949, cu o medie pe 10 rulãri de 1.742iteraþii. Din punctul de vedere al valorilor gãsitepentru necunoscute ºi energiile lunare produse,acestea se aseamãnã cu cele din rulãrilealgoritmului AC.

Cu algoritmul ALic s-au efectuat 5 rulãri cupopulaþii de câte 20 de soluþii ºi folosindparametrii: α0 = 0,005, βmin = 0,02, γ = 0,8.Numãrul mediu de iteraþii globale pe cele 5rulãri a fost de 2.176.

Câte un exemplu de rezultate dintr-o rularecu ALil ºi ALic este prezentat în tabelul 4, iarreprezentarea graficã a variaþiilor de volume în

lac se gãseºte în figura 3, împreunã cu celeobþinute numeric ºi, respectiv, cu algoritmulAC.

Având în vedere cã funcþia de performanþãa vizat realizarea energiilor lunare planificate,se poate afirma cã rezultatele din tabelul 4obþinute cu algoritmii evoluþioniºti ALil ºi ALicsunt complet satisfãcãtoare, la fel ca ºi celeobþinute cu algoritmul AC. Diferenþa majorãdintre cei trei algoritmi apare la numãrul mediude iteraþii necesare pentru atingerea criteriuluide oprire la care algoritmul AC pare maiperformant, probabil ºi din cauza faptului cã arecei mai puþini parametri care trebuie calibraþi lascara variabilelor de decizie din problemã.

Mai trebuie subliniat faptul cã metoda nu-mericã Newton nu permite gãsirea unei soluþiipentru orice valoare a volumului în lac laînceputul anului. De exemplu, pentru V0 = 250

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 23

Tabelul 4: Volume finale (mil. m3) ºi energii produse (GWh) pentru V0 = 300 mil. m3,într-o rulare cu ALil ºi cu ALic

Fig. 3. Variaþiile volumelor în lac obþinute cu AC, ALil, Alic, în comparaþie cu soluþia numericã

mil. m3 ar fi imposibil sã se obþinã o soluþie cacea din tabelul 2. În schimb, algoritmii deoptimizare prezentaþi furnizeazã o soluþie careeste în acord cu funcþia de performanþã definitã,rularea oprindu-se la atingerea numãrului ma-xim de iteraþii permise. O rulare cu algoritmulAC ºi volumul V0 = 250 mil. m3 a condus larezultatele prezentate în tabelul 5.

Se constatã cã exceptând prima lunã (cânds-a uzinat doar stocul afluent, pentru a nuîncãlca Vmin permis), în toate celelalte lunienergiile produse sunt practic egale cu celeplanificate, respectând restricþiile de volumeminim / maxim impuse.

6. ConcluziiÎn articol s-a urmãrit prezentarea celor mai

recent apãruþi algoritmi evoluþioniºti. Pentruaceºtia s-au întocmit programe de calcul ºi s-autestat rezultatele pe o problemã de optimizarehidroenergeticã formulatã astfel încât sã permitãºi o soluþie cu o metodã numericã alternativã.

A interesat care dintre cei trei algoritmidescriºi este cel mai performant sub aspectulnumãrului de iteraþii necesare pentru obþinereaunei soluþii suboptimale satisfãcãtoare ºi s-aconstat cã algoritmul cucului (Cuckoo Search)AC pare cel mai adecvat.

Deoarece structura generalã a unui programde calcul pentru algoritmii metaeuristici esteaproximativ aceeaºi, indiferent de problema deoptimizare supusã rezolvãrii (exceptând desigurprocedura care descrie funcþionarea ºi funcþia deperformanþã a sistemului dintr-o aplicaþie saualta), concluziile rezultate din analiza de faþãpot fi valorificate în abordarea viitoare a unor

subiecte complexe de optimizare în domeniulhidroenergetic.

Bibliografie[1]. Yang, X.S. – Nature-Inspired MataheuristicAlgorithms, Luniver Press, 2008[2]. Holland, J. – Adaptation in Natural andArtificial Systems, Univ. of Michigan Press, AnnArbor, 1975[3]. Goldberg, D.E.– Genetic Algorithms in Search,Optimization and Machine Learning, Addison –Wesley, Reading, Mass, 1989[4]. Michalewiez, Z. – Genetic Algorithms + Datastructures = Evolution Programs, Springer –Verlag, N. Y., 1992[5]. Dorigo, M. – Optimization, Learning andNatural Algorithms, PhD thesis, Politecnico diMilano, Italy, 1992[6]. Kennedy, J., Eberhart, R. – Particle swarmoptimization, in: Proc of the IEEE InternationalConference on Neural Networks, Piscataway, N.Y.,pp.1942 – 1948, 1995[7]. Nekrani, S., Tove, C. – On honey bees anddynamic server allocation in Internet hostingcenters, Adaptive Behavior, 12, pp. 223 – 240, 2004[8]. Yang, X.S., Deb, S. – Cuckoo Search via Lévyflights, in Proc. of the World Congress on Natureand Biologically Inspired Computing, IEEPublications, USA, pp. 210-214, 2009[9]. Yang, X.S. – A new metaheurisctic bat –inspired algorithm, in: Nature Inspired CooperativeStrategies for Optimization, Eds J.R. Gonzales et Al.Springer, pp. 65-74, 2010[10]. Farahi, S.M. et al – A gaussian fireflyalgorithm, International Journal of MachineLearning and Computing, Vol. 1, No. 5, pp. 448-453, 2011[11]. Mantegna, R.N. – Fast, accurate algorithm fornumerical simulation of Lévy stable stochastic

processes, Physical Review, E.49, pp. 4677-4683, 1994[12]. Popa, R. Popa, B. – Opti-mizarea exploatãrii amena-jãrilor hidroenergetice, EdituraTehnicã, Bucureºti, 2003

24 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

Tabelul 5: Volume finale (mil. m3) ºi energii produse (GWh) pentruV0 = 250 mil. m3, într-o rulare cu AC

1. IntroducereCu cât influenþa activitãþilor antropice

asupra mediului este mai ridicatã, cu atâtrãspunsul acestuia este mai sever. Privind dinperspectiva amenajãrii construcþiilor hidroteh-nice pentru captarea apei de suprafaþã, se poatespune cã neîncadrarea corespunzãtoare aacestora în mediul înconjurãtor, precum ºi

încãlcarea principiilor ºi reglementãrilor pentruprotecþia acestuia conduc la o serie de problemeîntâlnite în exploatare. Rezolvarea acestoranecesitã studierea comportamentului amenajã-rilor în condiþiile climatice ale fiecãrui ampla-sament ºi identificarea unor soluþii corespunzã-toare de protecþie care sã asigure o funcþionarecontinuã pe tot parcursul anului.

Un nou concept de amenajare a râurilor ceare la bazã principiile dezvoltãrii durabile

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 25

COMPORTAREA ÎN EXPLOATARE A PRIZELOR DE APÃÎN REGIM DE APE MARI

Drd.ing. Rareº Andrei ChihaiaINCDIE ICPE - CA Bucureºti

Referent ºtiinþific:Prof.univ.dr.ing. Dan Stematiu

Pentru captarea apei râurilor din zona de munte se folosesc frecvent prizele tiroleze. Acesteareprezintã soluþia optimã pentru alimentarea cu apã a microhidrocentralelor fãrã lac deacumulare ºi permit captarea debitelor ºi concentrarea lor în scopul turbinãrii aval de captare.Multe din captãrile secundare utilizate în mod curent pentru suplimentarea ºi concentrareadebitelor într-o singurã aducþiune folosesc prize tiroleze. În cei peste 30 de ani de exploatarea acestora au ieºit la ivealã unele deficienþe în funcþionare, mai ales pe durata regimurilor deape mari. Lucrarea sintetizeazã analizele, studiile ºi documentãrile realizate pânã în acestmoment cu privire la comportarea în exploatare, în scopul identificãrii principalelor problemeale acestor captãri secundare cu folosinþã energeticã. Identificarea mecanismelor caredeterminã funcþionarea necorespunzatoare este necesarã atât pentru elaborareapropunerilor de remediere a problemelor întâlnite cât ºi a soluþiilor noi, inovative. Proiectareaºi dimensionarea unor noi tipuri de prizã se face plecând de la considerente legate decomportamentul în exploatare a instalaþiilor actuale ºi vizeazã atât satisfacerea folosinþei deapã, cât ºi protecþia mediului prin respectarea condiþiilor naturale de curgere a râului.

ABSTRACT:

REZUMAT:

In order to ensure the water catchment in the mountain rivers, Tyrolean intakes are oftenused. These represent the best solution to supply the small hydropower plants (SHP) withoutreservoir allowing the flow catchment and its concentration in order to be processeddownstream. Many of the secondary intakes commonly used to supplement the flow into oneheadrace are based on Tyrolean intakes. In over 30 years of operation, some shortcomingsstood out, especially during high water regimes. This paper summarizes the analysis, studiesand documentation performed so far regarding the operational behavior, in order to identifythe main issues during the operation of these secondary intakes used to produce electricity.Proper identification of the mechanisms that determines their malfunction is necessary bothto elaborate proposals to solve the encountered problems and to develop new innovativesolutions. Designing and sizing of new types of intakes is based on considerations regardingthe service behaviour for current facilities and aims to satisfy both water use andenvironmental protection by preserving natural flow conditions of the river.

Cuvinte cheie:prizã tirolezã, captãri secundare, viiturã, dimensionare grãtar, prizã ecologicã de apãdin albiile rapide ale râurilor de munte.

GOSPODÃRIREA APELOR

26 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

pleacã de la ideea cã apa este o moºtenire caretrebuie apãratã, pãstratã în bune condiþii pentrugeneratiile viitoare ºi tratatã ca atare. DirectivaCadru pentru Apã ºi Directiva privind Evalua-rea ºi Managementul Riscului la Inundaþiipromoveazã un nou concept privind amenajarearâurilor, având printre obiectivele principalereducerea riscului la inundaþii ºi conservareabiodiversitãþii mediului acvatic. Este aºadarimportant ca amenajarea râurilor prin lucrãriinginereºti sã aibã ca obiectiv menþinerea întimp ºi spaþiu a echilibrului dinamic global alcursurilor de apã. Din pãcate, amenajãrilecomplexe presupun modificãri majore alecondiþiilor naturale de curgere ºi devin astfelvulnerabile în faþa fenomenelor hidrologicepericuloase cum ar fi regimul de ape mari. Estenecesarã studierea ºi identificarea problemelorce apar în exploatarea prizelor de apã, învederea elaborãrii unor soluþii care sã asigurefuncþionarea acestora în bune condiþii, mai alespe perioadele de ape mari cu aport suplimentarde debit solid.

2. Descrierea fenomenelor apãrute înexploatare

O analiza a studiilor realizate de-a lungultimpului cu privire la funcþionarea prizelor deapã este necesarã pentru evaluarea comportãriiacestora. Un studiu relevant pentru problema-tica abordatã privind expertizarea captãrilorsecundare ale centralelor hidroelectrice dinpatrimoniul HIDROELECTRICA - S.A., învederea îmbunãtãþirii funcþionãrii acestora, afost întocmit în noiembrie 2003 pentru ISPH.Captãrile secundare ale centralelor hidroelec-trice din patrimoniul Hidroelectrica SA, repre-zintã o sursã importantã de energie ºi putere devârf pentru sistemul energetic naþional. Prinnumãrul mare, de circa 300, ele se constituie ºiîn obiectul unor preocupãri deosebite [1]. Ca oapreciere globalã, la ape mici ºi mijlocii captã-rile secundare merg bine, dar la ape mari ºifoarte mari ele funcþioneazã necorespunzãtor ºise considerã o pierdere inutilã de apã din cauzadeversãrilor ºi colmatãrilor.

O primã analizã în acest sens a fost iniþiatãde ISPH în anul 1988 ca o anchetã prin care s-acerut deþinãtorilor de captãri secundare sã-ºispunã pãrerea ºi sã propunã soluþii de remediere

a defecþiunilor care surveniserã. Au urmat treistudii de retehnologizare în anii 1992, 1996 ºi2001, dar nici acestea n-au avut o rezolvareconcretã deoarece, conform [1], toate s-au axatpe remedierea defecþiunilor ºi nu pe înlãturareacauzelor. În principal, elementele ce caracteri-zeazã funcþionarea unei captãri de apã sunt:suprafaþa bazinului de recepþie, cantitatea deprecipitaþii în zonã, panta albiei ºi morfologiaacesteia, natura vegetaþiei ºi, nu în ultimul rând,elementele constitutive ale captãrii ºi configu-raþia acestora. Se constatã cã în cazul captãrilortip, diferenþele sunt date, în principal, doar devaloarea debitului mediu multianual.

Este posibil ca nu toate captãrile sãfuncþioneze la parametrii proiectaþi, date fiindcondiþiile specifice fiecãrui amplasament. Îndecursul exploatãrii celor câteva sute de captãri,timp de peste 30 de ani, au apãrut uneledisfuncþionalitãþi, precum: colmatãri, înfundãri,blocaje, intrãri de material solid în galerii, cuconsecinþe neplãcute din cauza unor necorelãriºi inadvertenþe din proiectul tip. În cazul apelormici ºi mijlocii, care dureazã circa 355 zile/an,captãrile merg bine. Conform concluziiloraceluiaºi studiu [1], problemele apar pe durataapelor mari, care dureazã 10 zile/an, datoritãpragurilor de captare înalte, de 4 - 10 m, princare curgerea debitelor lichide ºi solide a fostîntreruptã, apãrând riscul colmatãrii cuvetei. Deasemenea, supradimensionarea în anumitesituaþii a debitului instalat determinã pãtrun-derea accidentalã în aducþiune a debitului solidpe durata viiturilor. Fenomenul este amplificatdatoritã înecãrii deznisipatorului care nu maipoate asigura funcþia de separare a suspensiilorsolide.

Valorile de debit superioare celui maximinstalat au o probabilitate redusã ºi nu justificãsupradimensionarea amenajãrii pentru captareasurplusului, având în vedere problemele caresurvin în cazul debitului captat în perioadele deape mari.

3. Cauzele, efectele ºi consecinþeleproblemelor survenite

În zonele montane, apele mari ºi foarte mariprovin din ploi intense, rapide ºi de scurtãduratã sau din topirea bruscã a zãpezilor.Creasta de viiturã care se formeazã adunã din

albie ºi poartã mai departe: resturi vegetale,resturi din activitãþile antropice în bazin,aluviuni neconsolidate etc. ºi dacã nu alunecãvreun mal se intrã într-un regim de mareturbiditate din cauza debitului solid târât ºi însuspensie. Cauza colmatãrilor, blocajelor,acoperirii cu aluviuni pentru majoritateaprizelor tiroleze supradimensionate este pragulînalt din albie [1]. Acest fapt este dovedit ºi deimaginile surprinse în urma viiturii din 1999,care a durat 4 ore, de pe ramura sud- pompaj dinamenajarea Lotru (fig. 1). Dacã deznisipatoruleste colmatat ºi orificiul de control este liber,rezultã cã apa a trecut mai departe în galerie.Mii de metri cubi de material solid se aºezaserãîn depozite solide pe radierul galeriei [1].

Imaginile suprinse mai recent (2011) înurma unor viituri la captãrile Draxin ºi Cascoedin amenajarea Pecineagu – Clãbucet pe de râulDâmboviþa confirmã ºi ele problemeleprovocate de viituri (fig. 2). Pentru redarea înfuncþiune a acestora, zona a fost curãþatã cu

ajutorul excavatoarelor, însã pagubele produsede viiturã s-au reflectat ºi prin colmatarea dezni-sipatorului. În mare parte aceastã colmatare sedatoreazã faptului cã s-a captat ºi surplusul dedebit cu material aluvionar transportat pe pe-rioada viiturilor.

4. Modificãri posibile pentru remediereaproblemelor apãrute

Se considerã situaþia captãrii secundareCascoe din amenajarea Pecineagu – Clãbucet,care are rolul de a suplimenta debitul de apãacumulat în lacul Pecineagu. Apa coboarãprintr-un puþ vertical, intrã în dezaeratorul încli-nat ºi, de aici, printr-o galerie sub presiune înaducþiunea principalã a CHE Clãbucet. Captareasecundarã se compune din prizã tirolezã, decan-toare ºi camera vanelor de spãlare. Intrarea înorificiul de prizã este protejatã printr-un grãtarcu dimensiunile de 1,6 x 4,22 mp ( fig. 3).

Prizele tiroleze cu grãtar de fund sunt totmai rãspândite în ultimii ani, având în vedere cã

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 27

Fig. 1. Aspecte surprinse dupã viiturã la captãrile secundare în urma viiturii din 1999 pe ramura sud-pompaj dinamenajarea Lotru [1]

Fig. 2. Aspecte surprinse dupã viiturã la captãrile secundare Draxin ºi Cascoe – Amenajarea Pecineagu – Clãbucet perâul Dâmboviþa -2011

adesea reprezintã soluþia optimã de captare aapei din râurile montane în cazul microhidro-centralelor fãrã lac de acumulare. Ele repre-zintã, în principal, construcþii simple, care nu artrebui sã modifice substanþial cursurile de apã ºisã poatã funcþiona în lipsa personalului deexploatare. Debitele ce pot fi captate variazãîntre 0,005 m3/s ºi 5 m3/s sau chiar mai mult, înfuncþie de specificul amenajãrii [2]. Apa estecolectatã printr-un canal sub grãtar, într-undeznisipator care are rolul de a opri dimen-siunile aluviunilor mai mari de 0,1 – 0,2 mm.Spãlarea bazinului deznisipatorului se face cuvane de spãlare acþionate hidraulic ºi coman-date de cantitatea de aluviuni din bazin printr-unsistem automat.

Având în vedere dimensiunile prizei ºi alegrãtarului, se poate determina debitul instalatpentru captare. Se considerã cã deversarea se

face printr-o lamã teoreticã la care înãlþimeatotalã este H, în care este inclusã ºi energiacineticã a vitezei de acces a apei la prag [3]. Înliteratura de specialitate se recomandã cadebitul captat pe metru liniar prin asemeneaprize sã fie limitat la 0,5 m3/s [3]. Conformdatelor de proiectare, accesul apei la grãtar seface pe o suprafaþã de beton de circa 40 – 55 cmºi atunci se poate considera cã avem de-a facecu un deversor cu prag lat. Presupunând lichidulideal, cu neglijarea pierderilor de sarcinã ºidistribuþia uniformã a vitezelor pe secþiune, sepoate utiliza relaþia (1) pentru determinareaînãlþimii totale a lamei deversante H, în funcþiede debitul Qi la intrarea în prizã [4]:

Pentru lungimea frontului de captare b = 1 m,se obþine H de circa 0,45 m pentru un debitcaptat pe metru liniar de 0,5 m3/s. Pentru acestevalori de referinþã, conform [3], se determinãvariaþia înãlþimii apei pe partea fixã ºi pegrãtarul cu lungimea de 1,6 m.

Se observã în figura 4 cã lungimea de 1,6 ma grãtarului cu panta p = 1:2,5 este suficientãpentru captarea în întregime a debitului de 0,5m3/s.

Debitul modul reactualizat pentru râulCascoe este de 0,348 m3/s. Pentru dimensio-narea prizei la aceste debit, se poate determina

28 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

Fig. 3. Dimensiuni principale ale grãtarului captãriiCascoe

( ) ( ) 232320

5,1 705,1232 bHgVHbgQi =+=(1)

Fig. 4. Variaþia înãlþimii apei deversate pentru diferite pante ale grãtarului [3]

lãþimea grãtarului folosind relaþia (1). Dacã seadmite cã lungimea grãtarului rãmâne 1,6 m, ºise considerã înãlþimea H a lamei deversante decirca 0,45 m, atunci se poate determina lãþimeagrãtarului în funcþie de debitele propuse.

Rezultã cã, dacã debitul instalat al prizeieste considerat chiar debitul modul al râului,atunci lãþimea suficientã a grãtarului ar fi dedoar 0,67 m.

Având în vedere lãþimea grãtarului instalat de4,22 m, rezultã cã acesta este dimensionat pentruun debit Qi = 1,537 m3/s, deci Qi = 4,41Qm.

Analizele ºi documentãrile efectuate pânã înprezent, [1], demonstreazã cã peste valori dedebit de (2,5…3)·Qm, aportul de debit solidcreºte considerabil încât captarea riscã sã secolmateze sau sã furnizeze apã cu un procentimportant de material aluvionar. Nu este justifi-catã, aºadar, supradimensionarea prizei deoare-ce incidenþa debitelor mari este oricum redusã,iar captarea lor în întregime pe perioada viituri-lor este de evitat. În funcþie de valorile debitelormultianuale actualizate, este posibilã redimen-sionarea prizelor pentru ca pe durata regimuluide ape mari, debitul captat sã fie limitat. Încazul captãrii Cascoe, se poate considera debitulmaxim instalat Qi = 2,5Qm= 0,87 m3/s. Pentruacest debit, conform calculelor, grãtarul trebuiesã aibã suprafaþa de aproximativ 1,6 m x 1,7 m,cu bare de 10-12 mm ºi lumina redusã de la 40mm la maximum 10 mm.

5. Soluþii inovative de prize de apãStudiile, documentãrile ºi analizele realizate

pânã acum au condus la dezvoltarea unui

concept nou, inovativ, de prizã ecologicã de apãdin albiile rapide ale râurilor de munte(PEcAD). Aceasta este o prizã pe firul apei, fãrãbaraj, la nivelul talvegului, constând din: praguldin amonte, pragul din aval ºi ºenalul delegãturã [5]. Ea funcþioneazã cu energia cineticãde pe sectorul amenajat, care permite curgerii sãfie împãrþitã în douã:

• una suprateranã, printr-un canal superior,ca o continuare a albiei, cu panta minimãnecesarã,

• una subteranã, printr-un canal inferior, pepanta albiei, ca o casetã pentru debitul util,placa de separare fiind perforatã. Sugestiv, prizaeste un ciur hidraulic gravitaþional .

Conform [5], pragul din amonte este unecran de beton cu talpa la roca de bazã ºi creastala faþa profilului natural al albiei. În el, în axaalbiei, este realizat un canal trapezoidal desecþiune optimã hidraulic, cu înãlþimea h,dimensionat pentru debitul instalat Qi, la pantais. În secþiunea de referinþã fundul canalului esteaºezat la cota talvegului, care devine cota debazã.

Etajul inferior constituie colectorul pentruapa care cade din primul etaj prin orificiicalibrate practicate parþial în suprafaþa deseparare. Odatã cu apa, în etajul inferior ajungeºi un debit solid târât, controlat de dimensiunileorificiilor calibrate, care este evacuat printr-undispozitiv de secþiune dreptunghiularã carecomunicã cu bieful aval [6]. Debitul de servituteimpus trece pe fundul neperforat al canaluluisuperior ºi trece peste pragul aval, revenind înalbie, asigurând astfel ºi circulaþia peºtilor. Pe

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 29

Fig. 5. Secþiune longitudinalã -PEcAD

30 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

baza datelor de proiectare din brevet, s-arealizat un model experimental la scarã redusãpentru studierea comportamentului prizei încondiþii de laborator. Rezultatele încercãrilor aufost concludente ºi au confirmat funcþionalitateaacestui tip de prizã .

Pentru validarea soluþiei, autorii brevetuluiau realizat ºi un proiect pilot demonstrativ alprizei pe pârâul Goaþa Micã, cu un debit modul

de 0,019 m3/s. Soluþia constructivã a “ciurului”a constat în utilizarea unei benzi din cauciuc de6 mm grosime perforatã cu ajutorul unei prese.S-au urmãrit în principal funcþionarea subsarcinã, modul de distribuþie a debitelor, debu-ºarea, precum ºi tranzitarea spre aval a sedimen-telor din canalul inferior. Rezultatele au fostconform aºteptãrilor, priza funþionând la para-metrii proiectaþi. Pentru exemplificare, în figura7 se prezintã instalaþia pilot demonstrativã aprizei surprinsã în timpul unei viituri în anul2013. Continuarea experimentelor în toate se-zoanele anului va obþine confirmarea funcþiona-litãþii în toate condiþiile climatice, în vedereaomologãrii ºi extinderii soluþiei.

6. ConcluziiAmenajãrile hidroenergetice din zona mon-

tanã au în multe cazuri concentrãri de debite înamenajarea principalã prin captarea pâraielorînvecinate, din alte bazine, cu ajutorul unorprize de fund (tiroleze), debite care suntconduse prin captãri secundare în aducþiuneaprincipalã.

Debitele captate reprezintã în multe cazuri30 – 70% din debitul utilizat în amenajareaprincipalã [3]. Pentru ca o captare pe firul apei

sã funcþioneze bine, în armonie cu natura, estede preferat ca în cele douã secþiuni determi-nante, de captare ºi de restituþie a apei, sã serespecte profilul natural al albiei, longitudinal ºitransversal. Integrarea perfectã a prizei în me-diul înconjurãtor nu rezolvã însã problemele dinpunct de vedere energetic, pentru cã bazinelehidrografice ale acestor captãri sunt mici, curãspuns rapid între ploaie ºi scurgere, cu variaþii

mari de debite în timp sau în perioadele detopire ale zãpezilor datoritã variaþiilor de tempe-raturã. Inevitabil, pentru a rãspunde cerinþelorenergetice, prizele de apã afecteazã echilibrulecosistemelor din care se deviazã apa prinîntreruperea curgerii debitelor lichide ºi solide.Tocmai aceastã întrerupere determinã princi-palele probleme ale prizelor de apã amenajatepe râurile montane, ºi anume: necesitatea captã-rii apei, fãrã intermitenþe, la o calitate safisfãcã-toare (lipsitã de material aluvionar) ºi asigurareadebitului salubru pentru reducerea impactuluiasupra mediului. Necesitatea separãrii materia-

Fig. 6. Model experimental la scarã al PEcAD realizat din plexiglas ºi montat pe un canal cu circuit închis

Fig. 7. Instalaþia pilot demonstrativã a PEcAD surprinsãîn timpul unei viituri în anul 2013.

lului solid implicã, de asemenea, o abordareatentã pentru cã depozitele aluvionare rezultatenu trebuie sã blocheze funcþionarea amenajãriiºi este de preferat sã nu fie reþinute ci transmisemai departe râului, asigurând astfel, pe cât posi-bil, condiþiile naturale de curgere.

Aºadar, identificarea de soluþii viabilepentru captarea apei este dificilã prin multi-tudinea de condiþii care trebuie respectate.Analizele, studiile ºi documentãrile realizatepânã în acest moment cu privire la comportareaacestor amenajãri hidrotehnice au permisidentificarea principalelor problemele surveniteîn exploatare. Pe baza acestora, pot fi fãcutepropuneri pentru îmbunãtãþirea funcþionãriiechipamentelor existente ºi chiar elaboratesoluþii noi care sã permitã exploatarea eficientãa potenþialului râurilor de munte ºi pãstrareastãrii ecologice a acestora.

Bibliografie: [1] Lefter, L., Mãlãncioiu, C. - Studiu privindexpertizarea captãrilor secundare ale centralelor

hidroelectrice din patrimoniul HIDROELECTRICA- S.A în vederea îmbunãtãþirii funcþionãrii acestora,noiembrie 2003[2]. Priºcu, R. - Construcþii hidrotehnice – Vol.II,Ed. Didacticã ºi Pedagogicã, Bucureºti, 1974[3]. Diacon, Al., Popa, B. - Considerente teoreticereferitoare la funcþionarea prizelor de fund (tiro-leze), Lucrãrile cele de-a doua conferinþe a hidroe-nergeticienilor din România, vol. I, secþ. Construcþiihidrotehnice, III.3, p. 325-332, Bucureºti, 24-25 mai2002[4]. Nistoran, D., Moatar, F., Manoliu, M.,Ionescu, C. - Hidraulicã tehnicã, Editura Printech,ISBN: 978-973-718-661-4, Bucureºti, 2007[5]. Mãlãncioiu, C., Voicu, Gh., Huzum -Teodorescu, I. – Prizã ecologicã de apã deznisipatã,din albiile rapide ale râurilor de munte, Brevet deinvenþie nr. 123457/29.06.2012[6]. Mãlãncioiu, C., Voicu, Gh., Paraschiv, Gh.,Dumitrescu, M. - Prizã de apã ecologicã în etapatestãrii ca pilot demonstrativ, Revista Energetica,nr. 5/2014, p. 177-180

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 31

32 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

1. Istoria primelor canaleOdatã cu începutul industrializãrii ºi a

dezvoltãrii oraºelor, necesitatea construirii ºiextinderii reþelei de canalizare devine din ce înce mai acutã. În oraºul Bucureºti, lucrãrilepentru construcþia primelor canale au început înanul 1828. Primul canal a fost construit peactuala stradã Smârdan. Avea secþiuneatransversalã de formã dreptunghiularã, fiindrealizat din dulapi de stejar cu cadre. Canalul afost construit pentru a colecta ºi evacua apeleuzate din uliþele „Colþei”, „Batiºtei” ºi „Biserica

Enei” în râul Dâmboviþa.Începând cu anul 1881, Primãria oraºului

Bucureºti a solicitat inginerului elveþian Bürkli -Ziegler elaborarea unui proiect de canalizaredupã principii moderne. Proiectul prevedeaconstrucþia a douã colectoare de-a lungul râuluiDâmboviþa, la care se racordau alte douãcolectoare poziþionate perpendicular. Proiectul afost reluat mai târziu, respectiv în anul 1909, decãtre profesorul ing. Dionisie Germani, careaduce o serie de îmbunãtãþiri proiectului iniþial.

Având la bazã acest proiect de dezvoltare areþelei de canalizare, pânã în anul 1940 a fostexecutatã o lungime de circa 100 km canale

CANALUL COLECTOR DE APE UZATE B 140/210 MIHAI BRAVU,ÎNTRE TRECUT ªI PREZENT

Conf.dr.ing. Mãdãlin MihailoviciDirector General - Apa Nova Bucureºti

Ing. Alexandru MoldovanDirector Direcþia Casetã ape uzate - Apa Nova Bucureºti

Ing. Anca RotaruDirecþia Construcþii Hidrotehnice - Apa Nova Bucureºti

Ing. Iulian DrãgunoiuDirector General - S.C. DIMAR SRL

Referent ºtiinþific:Prof.univ.dr.ing. Dan Stematiu

Ca urmare a unei inspecþii efectuate de o echipa de scufundãtori pe colectorul Mihai Bravu,Apa Nova Bucureºti (ANB) a decis sã înceapã lucrãrile de reabilitare pentru 170 m decolector de canalizare, pentru a evita un colaps iminent al carosabilului, inclusiv a liniei detramvai. Lucrãrile de reparaþii au fost complexe datoritã condiþiilor hidrogeologice ºi a traficuluiintens, ceea ce a implicat un efort continuu de lucru.Soluþia de reabilitare a constat în aplicarea metodei de cãptuºire a colectorului cu tuburispeciale din beton - polimer, dupã ce s-a realizat analiza structuralã a profilului colectoruluiprin MEF, în mai multe ipoteze de încãrcare la suprafaþã. Lucrãrile au fost finalizate cuaducerea carosabilului la starea sa iniþialã.

ABSTRACT:

REZUMAT:

Due to an inspection made by dedicated diving team on the Mihai Bravu collector, Apa NovaBucuresti (ANB) decided to start the rehabilitation works for 170 meters of sewage collectorin order to avoid an imminent collapse of the roadway, including also the tramways. Repairworks were complex due to the difficult hydrogeological conditions and heavy traffic, involvingcontinuous working effort. The rehabilitation solution consisted in applying relining methodwith special concrete - polymer tubes, after a structural analysis of the collector profileperformed by FEM, in several scenarios of loads from surface. The works were completed bybringing the roadway to its original condition.

Cuvinte cheie: colector, camere de acces, metoda relining, metoda elementului finit.

colectoare ºi circa 500 km de canale secundare,reprezentând aproximativ 80% din reþeaua decanalizare proiectatã în 1909.

Astfel, conform vechilor planuri ºi aregistrelor din timpul execuþiei ºi punerii înfuncþiune, canalul colector B180/270, inclusivtronsonul B140/210 pozat pe ªoseaua MihaiBravu, a fost pus în funcþiune în anul 1923.Acest colector are o lungime de 8,7 km, avândsecþiunea de forma unui ovoid normalizat cubanchetã ºi cunetã cu dimensiunile maxime180/270 cm, ºi deserveºte de aproape o sutã deani un bazin de colectare de aproximativ 1.525ha.

Datoritã timpului care ºi-a pus amprenta, anaturii terenului în care a fost pozat, a niveluluiridicat al pânzei freatice din zonã, pe anumitetronsoane s-au produs prãbuºiri ale pereþilorcolectorului, iar apa uzatã exfiltratã a antrenatmaterialul de umpluturã, determinând astfelformarea cavernelor.

2. Stabilirea metodei dereabilitare

Aceste probleme majore au fostconstatate când operatorul de apã ºicanalizare al Municipiului Bucureºti,respectiv Apa Nova Bucureºti,conform programului anual deinspecþii pe colectoare vizitabile (Dn≥ 1.500 mm), cu sprijinul echipei descafandri a Direcþiei Casetã ApeUzate, au realizat în data de05.08.2015 verificarea colectoruluiovoid B140/210 cm, pe tronsonulpozat pe ªoseaua Mihai Bravu,cuprins între Pasajul Muncii ºi str.

Baba Novac, pe o lungime de 170 m (Foto 1 –Plan situaþie Colector B 140/210 cm, ªoseauaMihai Bravu).

La aceastã verificare au fost depistateurmãtoarele probleme de naturã structuralã:

• Fisuri ale pereþilor colectorului;• Surpãri ale pereþilor colectorului, în

spatele cãrora s-au format caverne;• Surpãri ale pereþilor colectorului în jurul

racordurilor;• Racorduri prãbuºite.Pentru o evaluare stucturalã a stãrii

colectorului s-au prelevat carote ºi s-au efectuatteste de laborator. Astfel, a rezultat o rezistenþãla compresiune de 4,7 N/mm2 a structuriiexistente, utilizând pentru determinãri uneºantion prelevat din coama colectorului în zonaafectatã de prãbuºire.

În completare, a fost realizat ºi studiulgeotehnic, pentru determinarea exactã a litolo-giei terenului de fundare, care a scos în evidenþãfaptul cã patul de fundare al colectorului estecompus din nisip ºi pietriº ce prezintã un gradmediu de îndesare, iar nivelul apei subterane seaflã la 0,60 m peste cota radierului.

Dupã analiza celor constatate s-a conclu-zionat faptul cã acest tronson de colector pre-zintã un grad avansat de degradare ºi pericoliminent de prãbuºire, cu posibilã antrenare apãrþii carosabile în zona afectatã, având,totodatã, influenþe majore ºi asupra liniilor detramvai. Astfel, s-a luat decizia de a se reabilitaîn regim de urgenþã, pentru prima etapã, olungime de 170 m (Foto 2).

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 33

Foto 1

Foto 2

34 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

Imaginile (Foto 3 ÷ 10) din interiorulcolectorului evidenþiazã principalele problemestructurale depistate în urma verificãrii realizateîn data de 05.08.2015.

3. Modelare structuralã prin MEFÎn cadrul programului de reabilitare a

canalizãrii pe ªoseaua Mihai Bravu s-a realizatanaliza structuralã a profilului din beton – poli-mer propus pentru reabilitare, utilizând MetodaElementului Finit (cu sprijinul companiei D2Consult International GmbH). Analiza nu inclu-

de niciun aport al solului adiacent sau al capa-citãþii portante a colectorului existent.

Atât colectorul existent cât ºi profilul dinbeton – polimer au fost simulate cu modelulmaterialelor elastice liniare. Solul a fost simulatprin modelul Mohr-Coulomb, iar betonul deinjecþie între cele douã profile a fost discretizatprin elemente cu arc elastice.

Având în vedere cã intensitatea traficului afost singurul parametru variabil din schema decalcul, aceasta a fost consideratã egalã cu 50kPa pentru determinarea sarcinilor finale,reprezentând una dintre condiþiile de margine.Pentru modelarea structuralã au fost luate încalcul ºapte ipoteze de încãrcare simetrice ºiasimetrice. În continuare, se vor prezenta spreexemplificare rezultatele în urma rulãriimodelului în ipoteza 1 (încãrcare simetricã),respectiv 6 (încãrcare asimetricã) de calcul.

Foto 3 Foto 4

Foto 5 Foto 6

Foto 7

Foto 8 Foto 9

Foto 10

Ipoteza 1 de încãrcare simetricã

Diagrama de forþã axialã ºi moment încovoietor pentruipoteza 1 de încãrcare simetricã

Analizând rezultatele tuturor studiilorefectuate, coroborate cu situaþia existentã înteren, s-a decis reabilitarea colectorului prinrelining, utilizând tuburi dimensionate special.

Pentru execuþia lucãrilor prin acestã metodã ºipentru determinarea atât a dimensiunilor optimeale profilului cât ºi a proprietãþilor materialuluidin care s-au confecþionat tuburile, au fostrealizate calcule structurale, utilizând MetodaElementului Finit, în urma cãrora a rezultatnecesitatea utilizãrii tuburilor din beton-polimer, cu o rezistenþã la compresiune de peste80 N/mm2 (Foto 11).

În urma calculului de structurã a rezultatgrosimea necesarã a profilului de beton polimerde 30-40 mm pentru calota superioarã, iargrosimea pereþilor la partea inferioarã, respectivcunetã ºi banchetã, între 50-100 mm.

4. Execuþia lucrãrilor de reparaþieLucrãrile de reabilitare au fost executate cu

sprijinul societãþii S.C. Dimar S.R.L. ºi audebutat prin realizarea a douã camere custructurã de beton cu dimensiuni de 10 x 3 x 6m (Lxbxh), dispuse la o distanþã de 65 m unafaþã de cealaltã. Amplasamentul acestora a fostales în funcþie de localizarea cavernelorinterioare, având un rol important în stabilizareazonei surpate.

Construcþia acestor douã camere a avut cafundament facilitarea accesului în vederearealizãrii lucrãrilor de reparaþie, introducereacofrajelor ºi a materialelor de execuþie, cât ºipentru a fi utilizate ca accese pentru lansareatuburilor în momentul efectuãrii reabilitãrii prinrelining.

Premergãtor lucrãrilor propriu-zise dereparaþie, au fost realizate lucrãri pregãtitoare aincintei ºantierului:

• Poziþionarea exactã a traseului colecto-rului ºi determinarea cotelor de pozare aleradierului acestuia, prin realizarea mãsurãtorilortopografice în sistem de coordonate Stereo 70,utilizând tehnologie GPS;

• Demersuri cãtre autoritãþile abilitatepentru obþinerea acordului de blocare a douãbenzi de circulaþie ºi de restricþionare a vitezeide circulaþie a tramvaiului în zona afectatã delucrãri;

• Realizarea organizãrii de ºantier, împrej-muirea ºi semnalizarea zonei avariate pentruredirecþionarea traficului pe perioada derulãriilucrãrilor de reabilitare.

Realizarea camerelor de acces din beton a

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 35

Ipoteza 6 de încãrcare asimetricã

Diagrama de forþã axialã ºi moment încovoietor pentruipoteza 6 de încãrcare asimetricã.

Foto 11

presupus parcurgerea urmãtoarelor etape delucrãri:

• Lucrãri de spargere a structurii carosa-bilului (asfalt ºi beton) deasupra zonei avariate(Foto 12), excavarea pãmântului pânã lacolector, evacuarea, încãrcarea ºi transportareaacestora din amplasament. În urma realizãriiacestor lucrãri a fost confirmatã poziþiacavernelor depistate în urma verificãrilorefectuate pe colector (Foto 13), confirmându-secondiþiile hidrogeologice dificile pentru execu-þia lucrãrilor, respectiv existenþa stratuluinisipos pânã la adâncimea de circa 5,5 m.

• Lucrãri de umplere a zonei excavate cunisip ºi pietriº pentru stabilizarea cãilor derulare auto ºi tramvai, precum ºi execuþiasprijinirilor prin introducerea palplanºelormetalice (Foto 14, Foto 15).

• Stabilizarea terenului prin utilizareapalplanºelor metalice (având o lungime de 10 mºi o lãþime de 70 cm) introduse prin batere ºivibrare (Foto 16, Foto 17), cu sprijinul socie-tãþii S.C. Dewatering and Silent Pilling S.R.L.

• Datoritã încãrcãrilor ºi vibraþiilor mari înaceastã zonã, sprijinirea cu palplanºe metalice afost realizatã începând cu latura adiacentãliniilor de tramvai (Foto 18), sprijinirea reali-zându-se integral pe acestã laturã.

• Efectuarea sprijinirii pe latura adiacentãcarosabilului auto (Foto 19), nu s-a putut realizaintegral cu palplanºe, datoritã producerii uneisurpãri neprevãzute a colectorului, cu antrena-rea umpluturii de nisip, datoritã gradului avan-sat de degradare a acestuia (Foto 20).

• Datoritã condiþiilor geologice dificile s-aadoptat soluþia realizãrii unei sprijiniricomplexe, prin utilizarea palplanºelor existentepe latura adiacentã liniilor de tramvai, iar pecelelalte trei laturi s-au executat sprijiniri cudulapi de lemn ºi structurã metalicã (Foto 21,Foto 22).

36 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

Foto 12 Foto 13

Foto 14 Foto 15

Foto 16 Foto 17

Foto 18

Foto 19 Foto 20

Foto 21 Foto 22

• Lucrãri pentru decuparea a 2 m liniari dincalota colectorului pentru realizarea unui acces(Foto 23, Foto 24), necesar pentru introducereacofrajelor ºi a materialelor de execuþie.

• Pentru realizarea lucrãrilor de reparaþie, afost necesarã punerea la uscat a tronsonului decolector. Deoarece acest colector (precummajoritatea colectoarelor mari din Bucureºti),nu a fost prevãzut cu un sistem de descãrcare(legãturã) a apelor într-un alt colector (pentruposibilitatea de deviere a apelor în caz de avariisau pentru efectuarea lucrãrilor de mentenanþã),s-a adoptat soluþia prin pompare. Deviereaapelor s-a realizat prin execuþia, atât în amontecât ºi în aval de zona de lucru, a douã batardouriºi pomparea apei prin mai multe conducte deby-pass, amplasate pe carosabil. Evacuarea apeiprovenite din pânza freaticã s-a realizat printr-oconductã PVC (Foto 25), ce capta apa într-obaºã, de unde era preluatã prin intermediul uneimotopompe (Foto 26), fiind descãrcatã aval detronsonul pe care s-au efectuat lucrãrile.

• Lucrãri de curãþare a zonei aflate întrepereþii colectorului afectat ºi palplanºeleexistente, respectiv a dulapilor de lemn folosiþila sprijinire (Foto 27), în vederea construiriipereþilor camerei.

• Lucrãri de cofrare ºi turnare beton pentrupereþii camerei ºi stabilizarea zonei avariate(Foto 28, Foto 29).

• Dupã lucrãrile de cofrare ºi turnare a beto-nului, calota colectorul avariat a fost decupatãpe o lungime de 10 m (Foto 30, Foto 31).

• Dupã terminarea lucrãrilor de turnare abetonului, camerele au fost acoperite cu plãci debeton prefabricate (Foto 32, Foto 33).

• În final, au fost executate lucrãri pentruumplerea zonei excavate, asfaltarea zoneiafectate ºi aducerea la cotã a carosabilului (Foto34, Foto 35).

5. ConcluziiReabilitarea completã a colectorului

B140/210 situat pe ªoseaua Mihai Bravu se varealiza prin metoda relining, utilizând tuburibeton - polimer cu secþiunea ovoid, cu banchetãºi cunetã 126/191 cm.

Întrucât structura se bazeazã pe un sistemrigid, este necesarã asigurarea unei conectãri

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 37

Foto 23 Foto 24

Foto 25 Foto 26

Foto 27

Foto 28 Foto 29

Foto 30 Foto 31

Foto 32 Foto 33

Foto 34 Foto 35

38 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

locale adecvate a segmentelor profilului debeton – polimer.

Se va realiza o fundaþie solidã ºi robustãpentru o funcþionare corectã ºi eficientã atubului de beton - polimer .

Având în vedere condiþiile dificile deintervenþie, respectiv traficul intens, condiþiilegeologice, nivelul ridicat al pânzei freatice,lucrãrile efectuate pânã acum, în regim deurgenþã, au avut un caracter complex, implicândmuncã continuã ºi asiduã, reprezentând oprovocare pentru întreaga echipã implicatã.

Bibliografie

[1] S.C Dimar S.R.L. - Raport de evaluare

constructivã - Determinarea densitãþii ºi rezistenþei

la compresiune, septembrie 2015

[2] D2 Consult International GmbH. - Analizã

structuralã profile din beton - polimer - Mihai

Bravu, octombrie 2015

[3] Negulescu, M., - Canalizãri, Editura Didacticã ºi

Pedagogicã, Bucureºti, 1978

În luna aprilie a anului 2015 a încetat din viaþãeminentul inginer ºi profesor ªtefan Ionescu.

ªtefan Ionescu s-a nãscut la 5 iunie 1937 înBucureºti. A urmat cursurile ªcolii Medii Nr. 13din Bucureºti pe care le-a absolvit in 1954.Între 1954 ºi 1959 a urmat cursurile Facultãþiide Hidrotehnicã din cadrul Institutului deConstrucþii Bucureºti, obþinând titlul de inginerconstructor.

În 1979 obþine titlul de doctor inginer îndomeniul inginerie civilã, cu teza ”Contribuþii lacalculul barajelor din anrocamente etanºate cumateriale nepãmântoase”, elaboratã sub condu-cerea ºtiinþificã a profesorului Radu Priºcu.

Dupã absolvirea facultãþii, între anii 1958 ºi1961, a lucrat ca inginer cercetãtor la Institutulde Studii ºi Cercetãri Hidrotehnice (ISCH) dinBucureºti, cu realizãri deosebite în cercetare:studii de teren, calcule ºi experimente pe modelehidraulice pentru Iucrãri hidrotehnice între carese menþioneazã: amenajarea Deltei Dunãrii,dimensionarea hidraulicã a podului pesteDunãre la Giurgeni - Vadul Oii.

Din anul 1961 pânã în anul 1966, a lucrat laTrustul de Construcþii Hidroenergetice (TCH),la amenajãrile de pe râul Argeº, mai întâi ca ºefde punct de lucru ºi, apoi, ca ºef de lot, pentrubarajul Baciu; în anul 1966, a trecut ca ºef deserviciu tehnic la Amenajarea Lotru - Voineasa.

În perioada 1967-1990, ca inginerproiectant principal ºi, apoi, ca ºef alcolectivului de baraje înalte din cadrul Institutulde Studii ºi Proiectãri Hidrotehnice (ISPH), arealizat sau a coordonat realizarea proiectelor lao serie de mari baraje care s-au construit perâurile interioare din România (Drãgan, Leºu,Oaºa, Colibiþa etc.). A fost ºef de proiect obiectpentru barajele Leºu pe râul Iad, Oaºa pe râulSebeº, Drãgan pe râul Drãgan, ºi, apoi, ºef deproiect pentru barajele Gura Apelor, ColibiþaBrãtei, Valea Mare, precum ºi ºef de proiectcomplex pentru amenajãrile de pe râul Drãganºi Criºul Pietros.

Începând cu anul 1981, a lucrat ºi în calitate

de consilier ºi expert la Romconsult, prinintermediul cãruia s-au proiectat ºi construit, decãtre ISPH ºi TCH, mai multe baraje în Siria ºiIran.

Dupã 1990, a fost consilier la ISPH, GSCI –RENEL. Între anii 1996-1998 a fost consilier laRENEL pentru problemele energiei hidroelec-trice, strategie ºi reformã ºi director la DirecþiaReglementãri ºi Implementare-Restructurare. Înaceastã calitate a coordonat mai multe studiiprivind strategia RENEL ºi a participat laelaborarea reglementarilor privind restructu-rarea sistemului energetic din þara noastrã.

S-a reîntors în proiectare, în cadrulIntreprinderii de Studii ºi Cercetãri Energetice,unde a coordonat studiile ºi proiectele privindproblemele de siguranþã în exploatare a cons-trucþiilor ºi instalaþiilor energetice, în calitate dedirector de program.

În paralel cu activitatea de proiectant ºiconsilier, ªtefan Ionescu a desfãºurat o susþinutãactivitate didacticã în cadrul Facultãþii deHidrotehnicã din Institutul de ConstrucþiiBucureºti, în calitate de cadru didactic asociat,începând cu anul 1969. Ca asistent, ºef delucrãri, conferenþiar sau profesor asociat (din1990, titular de curs) a avut ore de aplicaþii ºicurs la discipline ca: Siguranþã ºi risc înconstrucþii hidrotehnice, Impactul amenajãrilorhidrotehnice asupra mediului înconjurãtor,Construcþii hidrotehnice, Mecanica rocilor. Deasemenea, a fost conducãtor de proiecte dediplomã.

Din 2001, devine cadru didactic cu normãde bazã la Facultatea de Hidrotehnicã, undeocupã poziþia de profesor universitar. În calitatede titular, a predat cu talent, rigurozitate ºidãruire cursurile de Siguranþã ºi risc înconstrucþii hidrotehnice, Impactul amenajãrilorhidrotehnice asupra mediului înconjurãtor.

Se pensioneazã în 2007, dar continuã sãactiveze în cadrul Catedrei de ConstrucþiiHidrotehnice a Facultãþii de Hidrotehnicã dinUniversitatea Tehnicã de Construcþii Bucureºti.

HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9 39

Inginerul ºi Profesorul ªtefan Ionescu

In Memoriam

40 HIDROTEHNICA, 60(2015), 8 - 9

Profesorul ºi inginerul ªtefan Ionescu aexcelat în mai multe domenii, fiind un talentatcercetãtor, un excelent inginer, cu simþ practic ºipasiune în rezolvarea unor probleme dificile aledomeniului ºi un pasionat ºi unanim apreciatcadru didactic.

A publicat, ca unic autor sau in colaborare,o serie de cãrþi cu înalt grad de originalitate,dintre care citãm:

• Siguranþã ºi risc în construcþii hidroteh-nice – Editura Didacticã ºi Pedagogicã,Bucureºti, 1999.

• Riscul nostru cel de toate zilele - Inundaþiiºi cutremure - Editura CONSPRES, Bucureºti,2005.

• Utilizarea datelor geologice ºi geotehniceîn ingineria construcþiilor – Editura Pressimage,Bucureºti, 2007.

• Siguranþa funcþionalã a evacuatorilor de apemari - Editura CONSPRESS, Bucureºti, 2009.

• Siguranþa barajelor ºi managementulriscului - Editura CONSPRESS, Bucureºti,2010.

A publicat peste 100 de articole ºtiinþifice,multe în reviste sau volume din strãinãtate, ºi asusþinut peste 70 de comunicãri la manifestãriºtiinþifice interne ºi internaþionale, în care aabordat probleme de o largã diversitate, întrecare se menþioneazã:

- soluþii tehnice privind proiectareabarajelor de toate tipurile;

- probleme de siguranþã a construcþiilorhidrotehnice;

- modelarea reologicã pentru relaþia efort-deformaþie-timp în calculul stãrii de efort abarajelor din materiale locale;

- urmãrirea comportãrii în exploatare abarajelor;

- cuantificarea efectelor secundare impliciteale lacurilor de acumulare;

- impactul construcþiilor hidrotehniceasupra mediului înconjurãtor;

- norme ºi reglementãri tehnice în domeniulconstrucþiilor hidrotehnice, inclusiv a barajelor;

- incidente ºi accidente la baraje aflate înexploatare;

- alegerea variantelor optime ale schemelorºi uvrajelor amenajãrilor hidroenergetice;

- tranzitarea apelor mari prin lacurile deacumulare;

- cuantificarea efectelor cedãrilor la barajes.a.m.d.

De-a lungul carierei sale, în semn de recu-noaºtere a meritelor sale profesionale, a fost nu-

mit sau ales în numeroase funcþii în organismeguvernamentale ºi neguvernamentale.

În organisme guvernamentale: vicepreºe-dinte al Comisiei Naþionale pentru SiguranþaBarajelor ºi Lucrãrilor Hidrotehnice de pe lângãMinisterul Apelor, Pãdurilor ºi ProtecþieiMediului;

- membru în comisia Ministerului Lucrã-rilor Publice ºi Amenajãrii Teritoriului de ates-tare a verificatorilor ºi experþilor în specialitateaconstrucþii hidrotehnice;

- membru în comitete tehnice (CT2-CT6)pentru coordonarea întocmirii reglementãrilortehnice în construcþii de pe lângã MinisterulLucrãrilor Publice ºi Amenajãrii Teritoriului;

- membru în comisia de cerificare acorpului de experþi în baraje de pe lângãMinisterul Apelor ºi Protecþiei Mediului.

În organisme neguvernamentale: - membru (din 1973) ºi vicepreºedinte

(1990 - 2001) al Comitetului Naþional Român alMarilor Baraje;

- membru al Comitetului tehnic pentruprotecþia mediului înconjurãtor al Comisieilnternaþionale a Marilor Baraje (1990 - 2009);

- membru al mai multor asociaþii profesio-nale (hidraulicã, mecanica rocilor, mecanicapãmânturilor, inginerie seismicã, ConsiliulMondial al Energiei);

- membru al colegiului de redacþie alrevistei „Hidrotehnica”;

- membru al Centrului Român deReconstrucþie a Râurilor de pe lângã MinisterulApelor ºi Protecþiei Mediului.

Pe lângã calificãrile din inginerie ºiînvãþãmânt, ªtefan Ionescu a fost expert atestatMLPAT pentru: Construcþii ºi AmenajãriHidrotehnice (A7, B5, D5), Construcþii ºiîmbunãtãþiri funciare (A9, B7, D7); expertcertificat de MMGA pentru evaluarea stãrii desiguranþã la baraje ºi depozite de deºeuricategoriile A, B, C ºi D.

Dispariþia inginerului ºi profesorului ªtefanIonescu este o mare pierdere pentru ingineriahidrotehnicã, pentru învãþãmântul hidrotehnic ºipentru Comitetul Naþional Român al MarilorBaraje.

Cei care l-au cunoscut ºi au avut prilejul dea lucra cu ªtefan Ionescu îi vor pãstra amintireaca om, inginer ºi dascãl, considerându-l pildã deurmat pentru generaþiile actuale ºi viitoare.