ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ. Εισαγωγή. Χρίστος Α. Καραβίτης Επικ. Καθηγητής, ΔιαχείρισηΥδατικών Πόρων, Τμήμα ΑΦΠ & Γεωργικής Μηχανικής Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Transcript

1 ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ Εισαγωγή Χρίστος Α. Καραβίτης Επικ. Καθηγητής, ΔιαχείρισηΥδατικών Πόρων, Τμήμα ΑΦΠ & Γεωργικής Μηχανικής Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών AUA, Hellas

2 Πρόγραμμα Άνοιξη 2014 ΗΜ/ΝΙΑ ΔΕΥΤΕΡΑ ΤΕΤΑΡΤΗ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΜΕΛΕΤΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΘΕ ΔΕΥΤΕΡΑ Part I: ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ-ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΛΕΚΑΝΕΣ-ΥΔΡΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ 24/2 Υδραυλική Γενικές αρχές- 10/3 Υδροστατική πίεση Άσκηση 1 17/3 Υδροστατικές Δυνάμεις Εξίσωση Συνέχειας Άσκηση 2 24/3 Συνέχεια - Βernouli Άσκηση 3 31/3 Ανοικτοί Αγωγοί Άσκηση 4

3

4

5

6 Γ. Υδραυλική Αρδεύσεις 4 ο Εξάμηνο undgrad8 AE224

7 Υδρολογικός Κύκλος Ατμ. Κατακρημνίσματα Εξάτμιση Διαπνοή Απορροή Διήθηση

8 The Amount of Water on the Earth is Constant Υδρολογικός Κύκλος

9 ΤΟ ΝΕΡΟ ΣΤΗ ΓΗ

10 Κοινωνία και νερό Ο άνθρωπος απαιτεί πόσιμο γλυκό νερό για να επιβιώσει, γι` αυτό και σε όλη την περίοδο της εξέλιξης του ζούσε κοντά σε ποταμούς και λίμνες.

11 ΥΔΑΤΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ Επιφανειακά ύδατα Υπόγεια ύδατα

12 Επιφανειακά Υδατα Απορροή Ποταμοί Λίμνες

13

14

15 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΛΙΜΝΩΝ ΦΥΣΙΚΕΣ (ΛΙΜΝΕΣ, ΛΙΜΝΟΘΑΛΑΣΣΕΣ) ΤΕΧΝΗΤΕΣ (ΦΡΑΓΜΑΤΑ-ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΕΣ, ΛΙΜΝΟΔΕΞΑΜΕΝΕΣ)

16 ΛΙΜΝΕΣ ΠΡΕΣΠΕΣ ΛΙΜΝΗ ΔΟΙΡΑΝΗ ΛΙΜΝΗ ΒΙΣΤΩΝΙΔΑ ΛΙΜΝΗ ΚΕΡΚΙΝΗ ΛΙΜΝΗ ΒΕΓΟΡΙΤΙΔΑ ΛΙΜΝΗ ΚΑΣΤΟΡΙΑΣ ΛΙΜΝΗ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΛΙΜΝΗ ΤΡΙΧΩΝΙΔΑ ΛΙΜΝΗ ΥΛΙΚΗ

17 Λίμνη Ιωαννίνων

18 Λίμνη Καστοριάς

19 Λίμνη Κερκίνη

20 Λίμνη Πλαστήρα

21 Λίμνη Τριχωνίδα

22 Μικρή Πρέσπα

23 Μεγάλη Πρέσπα

24 Λίμνη- Λιμνοθάλασσα Βιστωνίδα

25 Λίμνη Βεγορίτιδα

26 Λίμνη Δοϊράνης

27 Λίμνη Υλίκη

28 ΦΡΑΓΜΑΤΑ - ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΕΣ Ελεγχος Πλημμυρών Υδροηλεκτρική Ενέργεια Αρδευση Αστικός και Βιομηχανικός Εφοδιασμός σε νερό Ποιότητα νερού Ψυχαγωγία

29 From

30 Λειτουργία Ταμιευτήρα Εισροή Min. παροχή

31 Λειτουργικές Ζώνες Inflow Vmax Vactive = Vmax - Vmin Ωφέλιμος Ογκος Vmin Νεκρός Ογκος

32 ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ TVA

33 Reservoir, Brazil

34

35

36

37

38

39

40

41 ΚΑΣΤΡΑΚΙ

42 ΚΡΕΜΑΣΤΑ

43 Λίμνη Κρεμαστών

44 ΕΥΗΝΟΣ

45 Ρύπανση-ποιότητα Ρύπανση των υδάτων ονομάζεται οποιαδήποτε μεταβολή των φυσικών, χημικών και βιολογικών παραμέτρων του νερού (θαλασσών, ποταμών, λιμνών), λόγω της παρουσίας σε αυτό διαφόρων ουσιών σε ποσότητα που υπερβαίνει τα φυσιολογικά όρια

46 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ Αγροτική ρύπανση (λιπάσματα, παρασιτοκτόνα) Βιομηχανική ρύπανση Ρύπανση από πετρελαιοειδή Τοξικές χημικές ουσίες Οξινη βροχή

47

48 ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗ Δραστηριότητες που ρυπαίνουν υδάτινους αποδέκτες, είναι οι απορρίψεις που αφορούν ανθρώπινες χρήσεις. Τα ακάθαρτα νερά χαρακτηρίζονται από τη μεγάλη τους περιεκτικότητα σε οργανικά συστατικά και συνήθως αποχετεύονται σε θάλασσες, λίμνες ή ποταμούς ή και απορροφητικούς βόθρους, ρυπαίνοντας και μολύνοντας και τα υπόγεια νερά.

49

50

51 ΘΕΡΜΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ Η βιομηχανική χρήση του νερού για ψύξη καταλήγει στη θερμική ρύπανση του νερού. Με την απελευθέρωση στο νερό ενέργειας υπό την μορφή θερμότητας ή ραδιενέργειας δημιουργείται η θερμική ρύπανση των υδάτων η οποία προκαλεί άνοδο στην θερμοκρασία του νερού

52

53

54 ΜΟΛΥΝΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ Οι αστικές και κτηνοτροφικές απορρίψεις με το μικροβιακό τους φορτίο προξενούν διάφορες μολύνσεις. Συγκεκριμένα, ορισμένα βακτήρια προξενούν τυφοειδή πυρετό, δυσεντερία, γαστρεντερίτιδα και χολέρα. Ιοί στο νερό και ορισμένα στελέχη τους προκαλούν πολυομελίτιδα και ηπατίτιδα, ενώ αυγά και νύμφες μερικών παρασίτων (ασκαρίδα κ.ά.) βρίσκονται πολλές φορές στα ακάθαρτα νερά, προκαλώντας άλλες ασθένειες. Οι τύποι των παθογόνων αυτών μικροοργανισμών βρίσκονται σε αστικά και κτηνοτροφικά λύματα.

55 ΕΥΤΡΟΦΙΣΜΟΣ

56 Ευτροφισμός

57 ΜΟΛΥΝΣΗ Στη χώρα μας, οι απορροφητικοί βόθροι που εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σε μεγάλο ποσοστό, αποτελούν το χειρότερο μέσο διάθεσης των ακάθαρτων νερών, αφού ρυπαίνουν και μολύνουν το φυσικό αποδέκτη, το έδαφος και τα υπόγεια νερά.

58

59

60

61

62

63

64

65

66 ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ? Any Questions??

67 Χρίστος Α. Καραβίτης Διαχείριση Υδατικών Πόρων Τμήμα ΑΦΠ & ΓΜ, Γ.Π.Α.

68 Πρόγραμμα Άνοιξη 2014 ΗΜ/ΝΙΑ ΔΕΥΤΕΡΑ ΤΕΤΑΡΤΗ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΜΕΛΕΤΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΘΕ ΔΕΥΤΕΡΑ Part I: ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ-ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΛΕΚΑΝΕΣ-ΥΔΡΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ 24/2 Υδραυλική Γενικές αρχές- 10/3 Υδροστατική πίεση Άσκηση 1 17/3 Υδροστατικές Δυνάμεις Εξίσωση Συνέχειας Άσκηση 2 24/3 Συνέχεια - Βernouli Άσκηση 3 31/3 Ανοικτοί Αγωγοί Άσκηση 4

69 ΜΕΛΕΤΗ Υδραυλική- Εργαστήριο 1. ppt

70 Εισαγωγή Ρευστομηχανική = Μηχανικές ιδιότητες των ρευστών (υγρών και αερίων) Υδρομηχανική = Υδροστατική + Υδροδυναμική Υδραυλική = η εφαρμοσμένη Υδρομηχανική Εφαρμογές: Υδρεύσεις Αρδεύσεις Μηχανολογία Αναλυτική και εμπειρική επιστήμη

71 Εισαγωγή Διάκριση των ρευστών Ρευστά = μεταβάλλουν τις σχετικές θέσεις των όγκων των στοιχείων τους (μη στατική ισορροπία σε διάτμηση) Αέρια = συμπιεστά (μεταβολή ρ με P) Στερεά = ελαστική παραμόρφωση σε διάτμηση Ρευστά = συνεχής και μόνιμη παραμόρφωση σε διάτμηση Ιδανικό ρευστό = μηδενικές δυνάμεις τριβής μεταξύ των μορίων ή απείρως μικρή ΔF, μετακινεί όγκο ΔV

72 Διάκριση των ρευστών από τα αέρια

73 Πυκνότητα ειδικό βάρος ρ=m/v ρ = μάζα / όγκο (kg.m -3 ) ρ=γ/g ρ νερού = 1000 kg/m 3 στους 4 ο C γ=ρ*g γ = ειδικό βάρος (kg m -3 m s -2 = Nm -3 ) Σχετικό ειδικό βάρος (specific gravity) = βάρος σώματος / βάρος ίσου όγκου νερού

74 Πυκνότητα νερού και αέρα με την θερμοκρασία

75 Σημεία τήξης και βρασμού

76 Β = m g γ = ρ g s = ρ/ρw = γ/γw P = F/A

77 Μονάδες βασικών μεγεθών στο SI Δύναμη Πίεση

78 Πίεση υδρατμών, Επιφανειακή τάση Πίεση υδρατμών Επιφανειακή τάση: απαιτούμενη ενέργεια για μεταφορά μορίων στην επιφάνεια = το έργο για να μεταφερθεί από το εσωτερικό ένα μοναδιαίο εμβαδό την επιφάνεια (Nm/m 2 ) Όχι σημαντική για συνηθισμένες εφαρμογές

79 Επιφανειακή τάση

80 Διατμητικές Δυνάμεις Τυπικές Δυνάμεις (Πίεση) όπου F είναι δύναμη κάθετη στην επιφάνεια A

81 (συν.:) Τι είναι πίεση λοιπόν? Πίεση είναι η μέση τιμή των τυπικών δυνάμεων που δρουν σε ένα σημείο. Οι διαφορές ανάμεσα στις τυπικές δυνάμεις οφείλονται στην κίνηση του υγρού. Σε αυτή την περίπτωση τα ανύσματα έχουν το αυτό μέτρο, οπότε: p = 0

82 Μεταφορά Πίεσης Υδραυλικός ανυψωτής Σε ένα κλειστό σύστημα, Αλλαγές πίεσης σε ένα σημείο μεταφέρονται μέσω όλου του συστήματος (Νόμος του Pascal).

83 Μεταβολή της πίεσης με το βάθος Στατικό ρευστό: Ισορροπία δυνάμεων, καθώς δεν υπάρχουν επιταχύνσεις. Η ισορροπία των δυνάμεων στην διεύθυνση D l :

84 Από την εικόνα βλέπουμε: Εάν ο κύλινδρος έχει μηδενικό μήκος: (βλ. προηγ.) ή

85 Μεταβολή της πίεσης, για ομοιόμορφης πυκνότητας ρευστά Η σχέση πίεσης-υψομέτρου (βάθους) όπως υπολογίσθηκε: Είναι γενική (ισχύει επίσης και για μεταβλητό g). Αλλά αν το g είναι σταθερό, η εξίσωση ολοκληρώνεται εύκολα: Η σχέση το είναι γνωστή σαν πιεζομετρικό φορτίο και καλείται πιεζομετρικό ύψος.

86 για ένα ασυμπίεστο ρευστό, το g είναι σταθερό. Η πίεση και το υψόμετρο σε ένα σημείο μπορούν να συσχετισθούν με την πίεση και το υψόμετρο σε ένα άλλο σημείο : or για

87 Υδροστατική Πίεση w = γha pa = γha p = γh p = - γh

88 Παράδειγμα 1: Ποία είναι η πίεση του νερού σε βάθος 35m; Με τα δεδομένα που δίνονται, μπορούμε να υπολογίσουμε τη διαφορά της πίεσης στα σημεία 1 και 2. = -γ*(-35m) =-9810N/m 3 *-35m= Pa

89 Παράδειγμα 2: Ποια είναι η μανομετρική πίεση στο σημείο 3; Δύο βήματα: 1) Υπολογισμός 2) Υπολογισμός (σχετικά με την ατμοσφαιρική πίεση στο σημείο 1)

90 Μέτρηση της Πίεσης Πιεζόμετρο ή απλό μανόμετρο Κεκαμμένος σωλήνας (U) Καλύτερο για υψηλότερες πιέσεις. Πιθανό για την μέτρηση των αερίων.

91 ΑΡΧΗ ΠΙΕΣΗΣ/ΥΨΟΥΣ

92 Μανόμετρα Pa+γh=PA+9810 (1) N PB=PA+γh=Pa+9810 (3) N PB= Pa N Pc=Pa N

93 Ερωτήσεις