Novejše raziskave

IZDELAVA KART POPLAVNE NEVARNOSTI IN KART RAZREDOV POPLAVNE NEVARNOSTI ZA REKO SAVO S PRITOKI V OBMOČJU DPN ZA HE KRŠKO

(S. Vošnjak, dr. M. Bombač, 2016)

Izdelane so bile karte poplavne nevarnosti in karta razredov poplavne nevarnosti za reko Savo s pritoki v območju DPN za HE Krško. Karte poplavne nevarnosti prikazujejo doseg, globino vode (1. kriterij) in produkt hitrosti in globine vode (2. kriterij) ob nastopu 10-letnih (Q10), 100-letnih (Q100) in 500-letnih (Q500) voda in karta razredov poplavne nevarnosti prikazuje območja zemljišč, razvrščenih v razrede glede na verjetnost nastanka in moč poplave.

DPN HE Krško doseg DPN HE Krško globine DPN HE Krško razredi

V OPVP Rožno – Brestanica – Krško so le pri pretoku Q500 poplavljene nekatere površine s stanovanjsko pozidavo v Krškem, pri pretokih Q10, Q100 in Q500 so poplavljene kmetijske, gozdne in druge travnate površine predvsem na levem bregu Save na spodnjem odseku območja Brestanica – Krško. Prav tako so poplavljene kmetijske, gozdne in druge travnate površine pri pretokih Q100 in Q500 na zgornjem desnem, kot tudi na levem bregu Save na območju Rožno – Brestanica.

JEZ NUKLEARNE ELEKTRARNE KRŠKO – SILE PRI RAZLIČNIH HITROSTIH DVIGANJA ZAPORNICE

(dr. G. Novak, J. Mlačnik, P. Rodič, 2015)

Po izgradnji akumulacije HE Brežice se bo dvignila kota spodnje vode jezu NEK. Na fizičnem modelu enega prelivnega polja s segmentno zapornico (v merilu 1:17) smo s silomeri izmerili sile v ležaju ročice zapornice in v obeh dvižnih drogovih med dviganjem zapornice. Obravnavani so bili različni pretoki (Qjez = 100 do 700 m3/s), kote spodnje vode (SV = 149 do 153 m n.m.) in hitrosti dviga zapornice (vdvig = 0,1 do 1,1 m/min).

Jez NEK zapornica Jez NEK zapornica model Jez NEK zapornica hitrost dviga

Na slikah: a) zapornica na jezu NEK, b) modelna zapornica 1:17, c) primer izmerjenih sil pri dvigu zapornice.

Raziskava je pokazala, da sama hitrost dviganja zapornice v opazovanem območju praktično nima vpliva na sile v ležaju ročice in na sile v dvižnih drogovih. V posameznih primerih dviga zapornice lahko tekom dviga nastopijo zelo izrazite vibracije, oz. lahko pride do tega, da je na določenem odseku dviga zapornica nestabilna. Temu se je mogoče izogniti z ustrezno prilagojenim obratovanjem zapornic, zato bodo te ugotovitve upoštevane pri izdelavi novih obratovalnih navodil.

HIDRAVLIČNA MODELNA RAZISKAVA OBRATOVANJA ZAPORNIC JEZU NUKLEARNE ELEKTRARNE KRŠKO PO IZGRADNJI HE BREŽICE – DOLOČITEV VPLIVA SPODNJE VODE NA PRETOČNO SPOSOBNOST ZAPORNIC

(S. Mišigoj, 2015)

Jez na Savi v neposredni bližini NEK zagotavlja zadostno količino hladilne vode za potrebe Nuklearne elektrarne Krško. Pregrado sestavlja šest prelivnih polj širine 15 m, ki so ločena s 3 m debelimi stebri. Vsako prelivno polje je opremljeno s segmentno zapornico. Dolvodno od jezu NEK poteka gradnja HE Brežice in akumulacija nove hidroelektrarne bo dvignila gladino Save na tem odseku, kar bo spremenilo razmere na obravnavanem jezu.

Jez NEK zapornica model Jez NEK zapornica pretočna krivulja Jez NEK zapornica vpliv potopljenosti

Raziskava podaja rezultate raziskav fizičnega hidravličnega modela zapornice NEK v merilu 1:17. Določena je bila pretočna sposobnost prelivnega polja, določen je bil vpliv spodnje vode na pretočno sposobnost. Pri raziskavi segmentne zapornice je bil določen odtok pod zapornicami za različna odprtja ter koeficient vpliva spodnje vode v odvisnosti od razmerja relativnih višin spodnje in zgornje vode.

HIDRAVLIČNA MODELNA RAZISKAVA PREHODA ZA VODNE ORGANIZME OB HE BREŽICE

(dr. M. Bombač, J. Mlačnik, 2015)

Izgradnja rečnih pregrad, kakršno predstavlja pregrada HE Brežice, pomeni prekinitev nujno potrebnih migracijskih poti za vodne organizme. Eden izmed omilitvenih ukrepov ob takšnih posegih v rečno telo je izgradnja prehoda za vodne organizme (PVO), po katerem lahko ribe (in preostali vodni organizmi) predvsem ob času drsti migrirajo ob sami pregradi.

V raziskavi je bila izvedena optimizacija oblike tehničnega dela PVO. Raziskava je bila razdeljena na tri segmente; meritve na obstoječem prototipu ob HE Arto-Blanca (ki služi kot izhodišče za nadaljnje projektiranje), grobo optimizacijo oblike PVO z verificiranim matematičnim modelom ter detajlne meritve na umerjenem fizičnem modelu, zgrajenem v steklenem žlebu v merilu 1:4,4.

Ribja steza terenske meritve Ribja steza fizični model Ribja steza fizični model meritve ADV Ribja steza 2D numerični model izotahe

Na slikah: a) Terenske meritve hitrosti vodnega toka s 3D ADV sondo. b) Fizični model PVO v steklenem merilnem žlebu v merilu 1:4,4. c) Meritve hitrosti s 3D ADV sondo na fizičnem modelu. d) Izračunane izotahe v prekatu PVO.

Rezultati terenskih meritev hidravličnih veličin na prototipu so pokazali, da dejanski pretok in hitrosti bistveno odstopajo od analitično izračunanih. Z optimizacijo pozicije in dolžine vertikalnih reber v PVO smo bistveno izboljšali hidravlične razmere v ribji stezi.

 

HIDRAVLIČNA MODELNA RAZISKAVA HE SUHADOL

(P. Rodič, J. Mlačnik, 2015)

HE Suhadol, prva izmed 10 predvidenih elektrarn na srednji Savi, se bo nahajala v soteski med Hrastnikom (oz. Podkrajem) ter sotočjem Save in Savinje v Zidanem Mostu. Za hidravlično modelno raziskavo HE Suhadol je bil v laboratoriju zgrajen prostorski model v merilu 1:38 in parcialni model enega prelivnega polja v merilu 1:26.

Izvedena je bila preliminarna raziskava širine prelivnega polja in višine prelivnega praga, v kateri je bila zmanjšana širina prelivnega polja na 13 m ter potrjena nova višina prelivnega praga 3,0 m. Raziskane so bile situacije 1. in 2. gradbene jame. Predlagana je bila nova ureditev natoka, ki preprečuje vnos lahkih rinjenih plavin in proda v zajetje in jih preusmerja proti prelivnim poljem. V raziskavi oblike prelivnega hrbta je bila določena nova oblika po WES standardu, s katero so omejeni podtlaki na še sprejemljive vrednosti. Preverjeno je bilo podslapje, določena meja stabilnega obratovanja podslapja ter izmerjene hitrosti ob dnu in brežini za podslapjem. Izmerjena je bila dvižna sila in tlaki na zajezni ploskvi zapornice in zaklopke. V poročilu so podane krivulje in enačbe pretočne sposobnosti pri prostem prelivanju in podlivanju zapornic, določen vpliv spodnje vode na pretočnost prelivov in zapornic ter pretočna sposobnost prelivanja čez zaklopko.

HE Suhadol model HE Suhadol model pregrada most HE Suhadol tlaki HE Suhadol podslapje HE Suhadol plavajoča zavesa

Na slikah: a) prostorski hidravlični model HE Suhadol v merilu 1:38, b) končna varianta HE Suhadol na modelu v merilu 1:38, c) tlaki na prelivnem hrbtu (WES) pri podlivanju zapornice, d) raziskava podslapja na parcialnem modelu v merilu 1:26 pri odprtju zapornice 6 m in pretoku 845 m3/s, e) raziskava plavajoče zavese pred turbinskim zajetjem.  

 

KARTE POPLAVNE NEVARNOSTI IN KARTE RAZREDOV POPLAVNE NEVARNOSTI ZA OBMOČJE POMEMBNEGA VPLIVA POPLAV KISOVEC 

(S. Mišigoj, J. Mlačnik, 2015)

Izdelane so bile karte poplavne nevarnosti in karte razredov poplavne nevarnosti za območje pomembnega vpliva poplav Kisovec. Karte poplavne nevarnosti prikazujejo doseg, globino in hitrosti ob nastopu 10-letnih (Q10), 100-letnih (Q100) in 500-letnih (Q500) voda, karta razredov poplavne nevarnosti pa prikazuje območja zemljišč, razvrščenih v razrede glede na verjetnost nastanka in moč poplave, skladno z Uredbo o vsebini in načinu priprave podrobnejšega načrta zmanjševanja ogroženosti pred poplavami (Ur. l. RS št. 7/10) in Pravilnikom o metodologiji za določanje območij, ogroženih zaradi poplav in z njimi povezane erozije celinskih voda in morja, ter o načinu razvrščanja zemljišč v razrede ogroženosti (Ur. l. RS št. 60/07).

Karta poplavne nevarnosti Kisovec Karta poplavne nevarnosti Kisovec Karta poplavne nevarnosti Kisovec

Računi za pretoke Q10, Q100 in Q500 za oba potoka kažejo, da pri navedenih pretokih niti Graški graben niti Ribnica ne prestopita brežin. Vtok Ribnice v kanalizacijo pa je opremljen z rešetkami, ki jih ob visokovodnih dogodkih krajani in gasilci sproti čistijo, da ne pride do zamašitve. Za primer, da bi do tega kljub temu prišlo, je bil izračunan primer, ki ga lahko uvrstimo v izredne dogodke, ki predstavljajo razred preostale nevarnosti poplav.

KARTE POPLAVNE NEVARNOSTI IN OGROŽENOSTI ZA OBMOČJE POMEMBNEGA VPLIVA POPLAV KRESNICE

(S. Vošnjak, 2014)

Izdelane so bile karte poplavne nevarnosti, karta razredov poplavne nevarnosti in karta poplavne ogroženosti za območje pomembnega vpliva poplav Kresnice. Karte poplavne nevarnosti prikazujejo doseg, globino vode (1. kriterij) in produkt hitrosti in globine vode (2. kriterij) ob nastopu 10-letnih (Q10), 100-letnih (Q100) in 500-letnih (Q500) voda, karta razredov poplavne nevarnosti prikazuje območja zemljišč, razvrščenih v razrede glede na verjetnost nastanka in moč poplave, karte poplavne ogroženosti pa prikazujejo stopnjo poplavne ogroženosti za enake obsege kot karte poplavne nevarnosti.

KPN Kresnice doseg KPN Kresnice globine KPN Kresnice razredi

V OPVP Kresnice so pri pretoku Q10 poplavljene le nekatere kmetijske površine na desnem bregu Save na severni strani železnice. Pri Q100 je na kratkem odseku pri Verneku lokalno poplavljena regionalna cesta Ljubljana – Litija, na desnem bregu Save pa so poplavljene tudi nekatere površine južno od železnice Ljubljana – Zidani most in tudi že nekateri stanovanjski objekti ob železnici. Pri Q500 je poplavljenih več objektov v Kresnicah v bližini železnice, na dveh odsekih pa je poplavljena tudi železnica Ljubljana – Zidani most. V razredu srednje nevarnosti poplav se nahaja med 10 in 15 stanovanjskih in poslovnih objektov in en IPPC objekt.

KARTE POPLAVNE NEVARNOSTI IN OGROŽENOSTI ZA OBMOČJE POMEMBNEGA VPLIVA POPLAV ORTNEK

(S. Mišigoj, 2014)

Izdelane so bile karte poplavne nevarnosti, karte razredov poplavne nevarnosti in karte poplavne ogroženosti za območje pomembnega vpliva poplav Ortnek. Karte poplavne nevarnosti prikazujejo doseg, globino in hitrosti ob nastopu 10-letnih (Q10), 100-letnih (Q100) in 500-letnih (Q500) voda, karta razredov poplavne nevarnosti prikazuje območja zemljišč, razvrščenih v razrede glede na verjetnost nastanka in moč poplave, karte poplavne ogroženosti pa prikazujejo stopnjo poplavne ogroženosti za enake obsege kot karte poplavne nevarnosti.

Karta poplavne nevarnosti Ortnek Karta poplavne nevarnosti Ortnek Karta poplavne nevarnosti Ortnek

V OPVP Ortnek pri pretoku Q10 ne pride do poplavljanja. Pri Q100 sta ogrožena dva stanovanjska objekta ter manjši del lokalne in regionalne ceste ter del železniške proge. Pri Q500 pa je ogrožen še en objekt ob lokalni cesti, manjši del lokalne in regionalne ceste ter del železniške proge. V razredu majhne nevarnosti poplav se nahajata dva stanovanjska objekta.

 

HIDRAVLIČNA MODELNA RAZISKAVA DISIPACIJSKE KOMORE VISOKOTLAČNIH RAZBREMENILNIKOV

(dr. M. Bombač, J. Mlačnik, 2014)

Hipna zaustavitev hidroelektrarne je pričakovan obratovalni režim hidroelektrarne, ki se zgodi običajno nekaj desetkrat letno in je zelo obremenjujoč za hidroelektrarno. Ob hitri zapori turbine je treba pretok skozi turbino hitro zmanjšati, zato se vodilne lopatice začnejo zapirati in dotok vode na elektrarno se ustavi. To lahko povzroči vodni udar (povečan tlak), ki se širi po cevovodu navzgor in lahko poškoduje cevovod. Poškodbam cevovoda pa se je možno izogniti z visokotlačnim razbremenilnikom, ki predstavlja obvodni sistem mimo turbine. V disipacijski komori se izvaja pretvorba kinetične energije vode v notranjo energijo na kontroliran in prostorsko omejen način.

Razmere in učinkovitost procesov v disipacijski komori visokotlačnega razbremenilnika so bili predmet raziskav na fizičnem modelu. Za doseganje čim boljše disipacije energije in optimizacije dimenzij objekta so bile raziskane različne oblike in dimenzije disipacijske komore, vtoka v komoro in iztoka iz komore. Zaradi dane zahteve po učinkoviti disipaciji energije vodnega toka v vseh možnih obratovalnih pogojih, ki se lahko pojavijo na takšnem objektu, so bile meritve opravljene pri več različnih pretokih. Izvedene so bile meritve hitrosti in tlakov v disipacijski komori, na njenem vtoku in iztoku. Meritve so bile obdelane in predstavljene v brezdimenzijski obliki, kar omogoča širok spekter uporabe rezultatov raziskave. Z barvanjem in snemanjem tokovnic je bila izdelana vizualizacija vodnega toka v disipacijski komori.

Rezultati raziskave so bili uporabljeni pri razvoju sistema za disipacijo energije za varno in stabilno obratovanje hidroelektrarn, ki je bil kot inovacija nagrajen s strani GZS in je sedaj patentiran.

Disipacijska komora model Disipacijska komora variante Disipacijska komora tlaki Disipacijska komora potrebna globina Disipacijska komora vizualizacija

Na slikah: a) Fizični model disipacijske komore. b) Skica disipacijske komore s prikazanimi raziskanimi oblikami vtoka. c) Povprečni izmerjeni tlaki (dinamična komponenta) na sredini dna disipacijske komore v odvisnosti od pretoka in globine komore. d) Potrebna globina disipacijske komore v odvisnosti od pretoka in dopustnega ”dinamičnega tlaka” na dnu komore. e) Vizualizacija vodnega toka v disipacijski komori.

 

HE ZLATOLIČJE – OBRATOVALNI VALOVI

(dr. G. Novak, dr. B. Gregorc [DEM], J. Mlačnik, 2013)

Izvedena je bila obsežna raziskava obratovalnih valov v derivacijskem kanalu, ki sega od jezu v Melju do pregrade HE Zlatoličje. Z dvema celodnevnima terenskima preizkusoma so bile izmerjene hidravlične razmere v dovodnem kanalu pri različnih stalnih pretokih in pri različnih zaustavitvah elektrarne. Tako pridobljene meritve so bile uporabljene za umerjanje 1D numeričnega hidravličnega modela, izvedenega z orodjem HEC-RAS. Na podlagi simulacij obratovalnih valov je bil podan predlog za optimizacijo obratovanja elektrarne z vidika varnosti objekta in izkoristka energetskega potenciala.

HE Zlatoličje jez Melje HE Zlatoličje pregrada HE Zlatoličje terenski poskus umerjanje HE Zlatoličje obratovalni valovi simulacija

Na slikah: a) jez Melje in vtok v derivacijski kanal, b) pregrada HE Zlatoličje, c) umerjanje modela na rezultate terenskih poskusov, d) rezultat simulacije dvojne zaustavitve elektrarne.