maricic ~ istrazivanje vodotoka na kim_npee_273017

8/19/2019 Maricic ~ Istrazivanje vodotoka na KiM_NPEE_273017

1/119

УНИВЕРЗИТЕТ У ПРИШТИНИ

ФАКУЛТЕТ

ТЕХНИЧКИХ

НАУКА

КОСОВСКА

МИТРОВИЦА

С Т У Д И Ј А

ИСТРАЖИВАЊЕ МОГУЋНОСТИ ГРАДЊЕ МИНИ ХИДРОЕЛЕКТРАНА

НА ВОДОТОЦИМА СЕВЕРНОГ КОСОВА И МЕТОХИЈЕ

И ДЕФИНИСАЊЕ ЊИХОВОГ СПРЕГНУТОГ РАДА

Декан Факултета техничких наука Руководилац студије: у Косовској Митровици

Др Никола Маричић, ред. проф. Др Владимир Раичевић, ред.проф.

Косовска Митровица 2007. год.


2/119

С Т У Д И Ј А

ИСТРАЖИВАЊЕ МОГУЋНОСТИ ГРАДЊЕ МИНИ ХИДРОЕЛЕКТРАНА

НА ВОДОТОЦИМА СЕВЕРНОГ КОСОВА И МЕТОХИЈЕ

И ДЕФИНИСАЊЕ ЊИХОВОГ СПРЕГНУТОГ РАДА

Евиденцијски број пројекта: ЕЕ-273017А

Организација координатор : Факултет техничких наука у Косовској Митровици

Руководилац: Др Никола Маричић, ред. проф.

Учесници: Др Златибор Васић, ред. проф.

Др Владимир Раичевић, ред. проф.

Др Благоје Недељковић, ван. проф.

Др Милан Бараћ, ван. проф.

Др Маја Ђуровић-Петровић, научни сарадник

Мр Љиљана Анђелковић, асистент

Никица Витас, асистент приправник

Ђорђе Новковић, асистент приправник

Косовска Митровица

2007. год.


3/119


4/119

1

1.0. УВОД

Од средине 1999. године северни део Косова и Метохије има сталне потешкоће са

снабдевањем електро енергијом. У циљу ублажења овог проблема учињен је покушај да

се направи Студија којом би се сагледале могућности коришћења водоенергетских ресурса у општинама Лепосавић и Зубин поток за изградњу мини хидроелектрана (МХЕ).

У општинама Лепосавић и Зубин поток има око 6500 домаћинстава са око 27000

становника.. На бази прелиминарних података добијених од локалних власти у наведене

две општине процењује се да би се на малим водотоцима обезбедило око бруто 530 [ ]kW ,а коришћењем водовода око 330 [ ]kW . Ако би се искористио још око %30 воденог капацитета реке Ибар процењује се да би се још добило бруто ≈ 410 [ ]kW енергије.Сумарно мини хидроелектранама би се обезбедило минимално нето око 600 KW

електричне енергије, односно, оквирно нето 5 милиона KWh годишње, и ублажио стални

вишегодишњи проблем са електро снабдевањем. У Студији треба да се критички размотре добијени прелиминарни подаци и утврди њихова ваљаност.

Реализација студије ја дефинисана по фазама.

У почетном делу студије извршено је прикупљање геодетских, хидролошких и

морфолошких података водотока разматране територије, на основу доступних података са

претходних истраживања. Такође, проверени су од стране Корисника пројекта добијени

предлози потенцијалних локација МХЕ. На бази ове анализе формирана је почетна база

података потенцијалних текућих вода од интереса за изградњу МХЕ.

За потенцијалне изворе водене енергије из почетне базе података извршен је увид на терену и минимална хидролошка мерења (бруто висине пада и протока). На несрећу, реке

које су од интереса за МХЕ нису истражене. Зато је било неопходно да се на основу

бројних доступних мерења протока реке Ибар и познатих просечних падавина на

разматраном терену изврши, на основу једног мерења, естимација кривих водостаја и

трајања водених количина меродавних за избор мини хидротурбина (МХТ).

Резултати претходно описаних активности дати су у другој и трећој глави ове Студије, тј.

приложени су елементи на основу којих је формирана база података водотока северног

Косова и Метохије. У приложеној бази већа пажња је концентрисана на десне притоке

Ибра. У неким наредним истраживањима би било корисно да се изврши детаљнији увид у

леве притоке Ибра.

У четвртој глави Студије на бази претходно утврђених података је извршен избор мини

хидро турбина на локацијама од интереса. За један број одабраних река дефинисана је

траса цевне инсталације и локација водосабирнице.

У петој глави Студије за локације, које су највише од интереса. извршена је детаљнија

процена трошкова. Из ове анализе може да се грубо процени економско техничка

оправданост изградње МХЕ на анализираним локацијама.

У шестој глави Студије извршена је процена очекиваних економских и еколошких ефеката који би се остварили градњом разматраних МХЕ. Такође, дати су елементи за

процену смањења ефекта глобалног загревања због коришћења водене енергије, тј. чистих

обновљивих извора енергије.


5/119

2

Како су Банки турбине најчешће фигурирале као добро решење за разматране локације у

глави седам Студије дата је упрошћена анализа одређивања димензија ових турбина са

описом њихове регулације.

На крају, у закључку дат је предлог даљих активности које произилазе из урађене Студије.


6/119

3

2.0.ФОРМИРАЊЕ БАЗЕ ПОДАТАКА ЗА ВОДОТОК СЕВЕРНОГ

КОСОВА И МЕТОХИЈЕ

На бази података добијених од општинских власти потенцијалне локације система мини

хидроелектрана на северу Косова и Метохије су:• Река Бистрица

≈Q 300 ÷ 500 l/s ; bruto H ≈ 50 m ; = B P 81,9 Q bruto H ≈ 147 kW

• Сочанска река

≈Q 120 l/s ; bruto H ≈ 50 m ; = B P 9,81Q bruto H ≈ 59 kW

• Копo рићка река


• Белобрдска река

≈Q 120 l/s ; bruto H ≈ 100 m ; = B P 81,9 Q bruto H ≈ 118 kW

•

Чечевска река ≈Q 150 l/s ; bruto H ≈ 50 m ; = B P 9,81Q bruto H ≈ 74 kW

• Река Српска Бистрица


• Река Ибар

На реци Ибар протока од =Q 20 ÷ 30 m 3 /s у реону Лепосавића постоји

локација код које на растојању од око 100 m вода има пад од око 7 m.

Ако би се 30% воденог тока преусмерило за мини хидероелектрану процењује

се да би се добило минимално брутооко:

= B P =⋅⋅ bruto H Q g 7203,081,9 ⋅⋅⋅ ≈ 412 kW

•

Водовод Бело Брдо – Лепосавић Проток у магистралном водоводу (φ 200 mm) је =Q 45 l/s са висинским падом од

bruto H ≈ 900 m преко десет прекидних комора. Ако би се на 5 ÷ 6 прекидних комора

поставиле хидро минитурбине грубо се процењује се да би се добило минимално:

= B P (5 ⋅ =⋅⋅ )bruto H Q g )150045,081,9(5 ⋅⋅⋅ ≈ 331 kW

На основу претходно добијених података приступило се претраживању геодетских и

топографских карата и коришћењу Интернет програма Google Earth са циљем да се испита

терен и утврде потенцијалне геодетске локације за МХЕ.

Потенцијалне локације за изградњу МХЕ су места на токовима река на којима се остварује најповољнија геодезијска разлика у висини између горњег и доњег нивоа воде.

Претраживањем токова наведених река, утврђено је, да на њима постоје локације које су

мање или више повољне за изградњу МХЕ.

На већини ових локација постоје могућности за изградњу деривационих МХЕ, изузев реке

Ибар на којој постоји могућност за изградњу проточне МХЕ. На слици Сл.2.0.1.приказана

је шема деривацоне МХЕ.


7/119

4

Сл.2.0.1.

Помоћу бране (1) ствара се мала акмулација воде, од које се вода додводи деривационим каналом или доводним цевоводом (2) до акумулационе коморе или водостана (3). Бруто

пад H bruto представља разлику у висини између горњег и доњег нивоа воде и разликује се

од турбинског пада између коморе или водостана Hturb за висину ∆H која се бира тако да

савлада губитке струјања у деривациом каналu или доводном цевоводу и обезбеди

жељени проток воде према комори или водостану. Висинска разлика ∆H деривационог

канала или доводног цевовода зависи од величине протока и квалитете унутрашњих

површина канала или цевовоода. Како је квалитет површине канала по правилу увек

лошији од квалитете површине цевовода, следи да је за исти хидраулички радијус

потребна мања висина ∆H за цевовод него за канал,да би се остварио исти проток. Дакле,

са становишта величине губитака енергије при довођењу воде од бране до коморе или

водостана, повољније је користити цевовод него деривациони канал. Ирада деривационог канала захтева мања улагања, што је предност деривационог канала над цевоводом ако је

удаљеност од бране до коморе или водостана велика. Од акумулационе коморе или

водостана вода се доводи металним цевоводом (4) до машинске зграде МХЕ (5).

За реализацију деривационог хидроенергетског постројења, када се гради тзв.

деривациона МХЕ, потребна су сразмерно мала улагања.Ако су топографски услови

повољни може се остварити повољан турбински пад, али је зато запремина акумулације

мала и то је главни недостатак деривационе МХЕ.

За сваку од наведених река одређене су потенцијалне локације, на којима су измерени

буто падови између горње и доње воде H bruto и приближно су одређене дужине траса деривационих канала или доводних цевовода од бране до акумулационе коморе или

водостана.

Потенцијалну локацију која се налази на реци Бистрици није било могуће посетити из

безбедносних разлога. Због тога су наведена локација и њене карактеристичне величине,

одређене само коришћењем програма Google Earth и геодетских карата без изласка на

терен.

У наставку ће бити дат опис положаја потенцијалних локације са припадним

карактеристикама у виду геодезијске висинске разлике и приближне дужине трасе

деривационог канала или доводног цевовода.


8/119

5

За локације на Ибру и Чечевској реци постоје подаци са хидролошких мерења. За остале

потенцијалне локације МХЕ извршено је само једно мерење по локацији од стране

извођача пројекта. Такође, добијени су подаци о падавинама у сливном подручју

Копаоника и Новог Пазара.


9/119

6

2.01. Река Бистрица

Река Бистрица припада јужном сливу Копаоника.Извире у планинама код Албанског

насеља Сељанце и улива се у Ибар непосредно поред Ибарске Магистрале на око 15 км

северно од Косовске Митровице.

Бистрица је планинска река и по слободној процени има проток око Q = 150 l/s, што је

највише од свих наведених, изузев реке Ибар и сходно томе има и релативно велик

енергетски потенцијал. На слици Сл.2.01.1. је приказан сателитски снимак потенцијалне

локације на овој реци.

Сл.2.01.1.

На слици Сл.2.01.2. уцртана је локација на топографској карти

Сл.2.01.2.


10/119

7

За избор ове локације пресудна је била чињеница да горњи ток реке има знатно већи пад

од доњег тока , и тежња да се на сабирном месту обухвате све притоке горњег тока ове

реке како би проток био што већи.

Низводно од ове локације пад реке је мали, па би деривациони канал или цевовод којим се

вода доводи од почетне коте ( бране ) до акумулационе коморе или водостана, био сувише велике дужине за остварење истог бруто пада .

Координате посматраних кота, бруто пад и приближна дужина трасе деривационог канала

или цевовода одређени су помоћу програма Google Earth и имају следеће вредности:

• Координате коте К 1 - Н ''28.52'0043° Е ''69.46'5420° н.в 709 m

• Координате коте К 2 - Н ''63.19'0142° Е ''85.05'5420° н.в. 659 m

Бруто пад је H bruto = 50 m.

Удаљеност од коте К1 до коте К2 приближно је једнака дужини трасе деривационог

канала или доводног цевовода и износи inst L = 1250 m.

На основу претходних података добија се приближна бруто снага МХЕ

9.81 0.150 50 B bruto P g Q H = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ≈ 73.5 kW

Због немогућности приступа овој локацији, нису утвђене могућности изградње

деривационог канала или доводног цевовода, акумалационе коморе или водостана и

машинске зграде МХЕ.

Израчуната бруто снага је непоуздана, из наведених разлога, јер није није извршено ни

једно мерење протока.

Према сателитском снимку може се закључити да је терен у кањону реке прилично

неприступачан и да река и кањон у зони потенцијалне локације имају кривудав ток што

додатно отежава формирање трасе доводног канала или доводног цевовода.


11/119

8

2.02. Сочанска река

Сочанска река припада јужном сливу Копаоника. Извире у планинама изнад насеља

Сочаница, које се налази на Ибарској магистрали око 25 км северно од Косовске

Митовице. Сочанска река се улива у Ибар у близини насеља Сочаница.

На слици Сл.2.02.1. је приказан сателитски снимак локације на којој постоји могућност за

изградњу деривационе МХЕ на овој реци.

Сл.2.02.1.

На слици Сл.2.02.2. локација је уцртана на топографској карти.

Сл.2.02.2.

Ово је планинска река, која у горњем току има много већи пад него у доњем току и има

приближно 50 % мањи проток од реке Бистрице.Подручје око реке је насељено и непосредно уз реку налази се обрадљиво пољопривредно земљиште, тако да су

ограничене могућности изградње деривационог канала односно доводног цевовода до

акумулационе коморе или водостана.Координате посматраних кота, бруто пад и


12/119

9

приближна дужина трасе деривационог канала или доводног цевовода одређени су

изласком на терен и имају следеће вредности.

• Координате коте К 1 - Н 43 05 00.90′ ′′o Е 20 51 37.70′ ′′o н.в. 625 m

• Координате коте К 2 - Н 43 04 34.07′ ′′o Е 20 50 24.39′ ′′o н.в. 569 mБруто пад je H bruto = 56 m.

Приближна дужина трасе деривационог канала или доводног цевовода износи око inst L =

1850 m.

Низводно од коте К1 река у првих 200 m има много већи пад него даље низводно,

постојећи пад реке користило је локално становништо за изградњу малих млинова

(воденица). Вода је до воденица довођена копањем деривационог канала дуж подножја

падине кањона који је изразито каменит. Све ово може се видети на сликама Сл.2.02.3.

Сл.2.02.3.

Узводно од коте К1 кањон реке није насељен, али непосредно уз корито реке пролази пут

којим се користи локално становништво. Кањон реке око коте К1 је узак и погодан за

изградњу бране. Овде постоји могућност за изградњу високе бране и стварања веће

акумулације узводно од коте К1, али то би била велика економска инвестиција која није

оправдана, с’обзиром да је проток реке релативно мали.

На коти К1 ток реке могао би се скренути у деривациони канал односно доводни цевовод према акумулационој комори или водостану. Како је подручје око реке насељено, копање

канала је тешко изводљиво, јер би он морао пролазити кроз њиве, воћњаке и поред

дворишта локалног становништва, што би вероватно стварало проблеме. Једна од


13/119

10

могућности да се овај проблем реши је постављање подземног цевовода у зонама трасе

канала које пролазе поред наведених локација.Овакво решење знатно поскупљује

изградњу МХЕ. Следе фотографије Сл.2.02.4. тока реке између кота К1 и К 2:

Сл.2.02.4.

Кота К 2, односно место на коме би била постављено машинска зграда МХЕ приказано је

на фотографијама Сл.2.02.5..

Сл.2.02.5.Након одређивања ове локације приступљено је мерењу протока реке. Проток је мерен

преграђивањем реке и постављањем правоугаоног прелива са оштрим ивицама, помоћу

кога су одређене ширина L и висина H млаза воде.

На фотографијама Сл.2.02.6. може се видети мерење протока, односно узимање

параметара прелива.

Ширина и висина млаза воде на преливу представљају параметре који одређују проток. На

овом преливу измерена је ширина млаза L= 40 cm и висина млаза H = 20 cm. Проток кроз

прелив израчунат је помоћу рачунара употребом прогама JLA и при томе је добијено да је

проток кроз прелив:QP = 63 l/s.


14/119

11

Сл.2.02.6.

Како је река преграђена каменим зидом и коришћењем најлона, преграда није савршена,

тј. кроз преграду је протицао један део воде. Процењено је да проток воде кроз преграду износи приближно 15 % од протока кроз прелив, односно :

QG = 0.15 QP = 0.15 63 = 9.45 l/s.

Раније је указано да је један део воденог тока одвојен и усмерен дуж падине кањона, како

би био употребљен за погон воденица. Тај део протока није обухваћен овим преливом, јер

се прелив налазио низводно од места на коме је део тока одвојен и усмерен према

воденицама.

Проток је мерен и на каналу који усмерава воду према воденицама. Мерење протока

вршено је мерењем брзине стујања, на основу које је приближно срачунат проток.

Мерење брзине вршено је пловком на површини тока и приближно на средини тока .

Пловак је прешао пут од S = 1.80 m за средње време од t = 2.20 s.

На основу тога следи да је:

S 1.800 t 2.20 0.82υ = = ≈ m/s.

На слици Сл.2.02.7. приказане су димензије попречног пресека дела скренутог тока реке.

Сл.2.02.7.

Ако претпоставимо да се брзина на половини попречног пресека тока мења по закону

k xyυ =

Константу к налазимо из услова да је за y = b/2 = 45 cm и x = h = 8 cm , 0 0.82υ = υ = m/s,

одакле добијамо да је


15/119

12

0

bk h 0.82

2υ = = υ = ⇒ 0

2 0.82 2k 4.322

b h 0.9 0.08

υ ⋅ ⋅= = =

⋅ ⋅

па је :

4.322 xyυ = ⋅

На слици Сл.2.02.8. је приказана дводимензионална промена брзине ( мапа брзине )

0

0.02

0.04

0.06

0.08 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0

0.02

0.04

0.06

Сл.2.02.8.

Интеграљењем брзине по попречном пресеку реке налазимо проток

Vd( ) dA dxdy

2= υ⋅ = υ⋅

&

33

2h b / 2 3 3 3 32

A A 0 0

b( )

V h 4 k h b 2 k h b2dA k xy dxdy k xdx ydy k 3 32 9 8 9 2

2 2

⋅ ⋅ ⋅ ⋅= υ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ =∫ ∫ ∫ ∫

&

3 3 3 32 k h b 2 2 k V h b9 2 9⋅ ⋅ ⋅ ⋅= = ⋅ ⋅&

Када овде заменимо вредност константе k добијамо

3 300

22 2 4V h b b h

9 9 b h

υ ⋅⋅= ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ υ ⋅ ⋅

⋅&

Заменом измерених вредности добијамо тражени проток

4V 0.82 0.9 0.08 0.0269= ⋅ ⋅ ⋅ ≈&

m3

/s = 26 l/s

Сабирањем претходна три протока добијамо да је укупни проток Сочанске реке :


16/119

13

63 9.45 26 98.45 P GQ Q Q V = + + = + + =& l/s 100≈ l/s

На основу претходних података може се израчунати бруто снага МХЕ на овој реци :

9.81 0.1 56 B bruto P g Q H = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ≈ 55 kW

Израчуната бруто снага је непоуздана јер базира на једном мерењу протока. Корекција

очекиване бруто снаге урађена је у тачки 3.0. ове студије.


17/119

14

2.03.Копорићка река

Копорићка река припада јужном сливу K опаоника, извире у планинама изнад напуштеног

рудника олова и цинка у Копорићима и улива се у Ибар непосредно уз Ибарску

магистралу око 2 km јужно од Лепосавића.То је мала планинска река, по протоку је

најмања од свих наведених, али има значајан пад због кога је интересантна за разматрање.На слици Сл.2.03.1. је приказан сателитски снимак локације погодне за изградњу

деривационе МХЕ на овој реци.

Сл.2.03.1.

На слици Сл.2.03.2.локација је уцртана на топографској карти

Сл.2.03.2.


•

Координате коте К 2 - Н 43 08 00.57′ ′′o Е 20 51 06.57′ ′′o н.в. 744 m

Бруто пад je H bruto = 58 m


18/119


19/119

16

Сл.2.03.5.

Након одређивања локације приступљено је мерењу протока реке. Проток је мерен 50 m

узводно од коте К1, на месту које је омогућавало лако преграђивање речног тока. Река је

преграђена импровизираном малом браном, направљеном од камења, дасака и најлона.Како овако импровизирана преграда не спречава у потпуности протицање воде, један део

воде протицао је изван поставњеног правоугаоног прелива и та грешка је узета у обзир у

виду процењеног губитка протока. Проток је мерен правоугаоним преливом оштрих ивица

ширине L = 40 cm као и у претходном случају.

Након преграђивања реке, ниво воде почео се постепено повећавати, што се одражаваало

на висину прелива, која је се постепено повећавала. Када се истицање преко прелива

усталило, извршено је мерење висине прелива и добијена је вредност H = 10 cm.

Сл.2.3.6.

На сликама Сл.2.03.6.приказано је мерање протока ове реке


20/119

17

Применом софтвера ЈЛА израчунат је проток кроз прелив и он износи :

P Q = 22 l/s

Приликом овог мерења процењено је да губитак воде кроз преграду износи приближно

око 20 % од протока кроз прелив тј.

0.2 0.2 22G P Q Q= ⋅ = ⋅ = 4.4 l/s

Укупни проток ове реке износи :

22 4.4 26.4 P GQ Q Q= + = + = l/s

Ha основу измерених вредности може се израчунати бруто снага МХЕ :

9.81 0.0264 58 B bruto P g Q H = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ≈ 15 kW




21/119

18

2.04.Белобрдска река

Белобрдска река извире на јужним падинама Копаоника, изнад подручја Белог брда и

улива се у Ибар у селу Дрен, које се налази поред Ибарске магистрале, око 5 км јужно од

насеља Лешак. То је брза планинска река, релативно малог протока. Река у горњем току

има значајан пад , па је у том делу и одређена локација на којој би било могуће изградити деривациону МХЕ. Како у програму Google Earth не постоји детаљан, односно за ову

намену употребљив снимак терена,локација је уцртана само на топографској карти и

приказана је на слици Сл.2.04.1.

Сл.2.04.1.

На коти К1 спајају се две мање речице, Велика река и Марушићка река и формирају ток Белобрдске реке. Велика река има знатно већи пад од Марушићке реке и протиче кроз

узак стеновит кањон. Марушићка река протиче кроз шири шумовит кањон. На сликама

Сл.2.04.2. приказане су две наведене речице :

Сл.2.04.2.

У близини коте К1 налази се локални пут према Белом Брду, терен око коте је каменит и и

обрастао шумом.Надморска висина коте К1 на којој се спајају наведене речице измерена

је помоћу GPS уређаја и износи 836 m. На сликама Сл.2.04.3. приказана је кота К1 и њена

околина.


22/119

19

Сл.2.04.3

Низводно од коте К1 река има изразит пад, што је повољно ако узмемо у обзир да је

проток ове реке релативно мали. Енергетски потенцијал ове реке је коришћен за погон

малих воденица . Искоишћавање енергије реке вршено је вешто, без великих инвестиција.Вода је према воденицама усмеравана деривационим каналом који је ископан преко брда

кроз шуму, при чему су остварене значајне висинске разлике. Наведени канал је и сада у

функцији, за разлику од млинова, који не раде. Канал је прилично запуштен и на

појединим деловима је делимично преграђен грањем и одронима земље, тако да вода из

канала истиче пре одредишта.

На слици Сл.2.04.4., положај наведеног канала означен је црвеном линијом, а ток реке

жутом линијом.

Сл.2.04.4.

Постојање овог канала могло би се искористити за снабдевање МХЕ водом. Канал би се могао очистити од грања и одрона земње и продужити како би се остварио већи пад.

Неповољно је то што вода није скренута у канал на коти К1, него испод ове коте на месту

коме је тешко приступити, јер је обрасло коровом, и густим раслињем. Ова локација је

изразито погодна због великог пада тока реке и повољног положаја суседног брда, па би

се постојећи канал могао напустити и након тога изградити нови у који би се вода

скренула на коти К1.

На крају канала налазила би се акумулациона комора. Од ове коморе до машинске зграде

МХЕ вода би се доводила металним цевоводом.

На коти К2, до које река има веома изражен пад измерена је надморска висина 760 m.Разлика у висини од коте К1 до К2 износи bruto H = 76 m. Дужина деривационог канала од

коте К1 до коте К2 износи приближно око inst L =800 m. Од коте К2 пад реке је мање


23/119

20

изражен, али постоји могућност да се доводни канал продужи, тако да би се могла

остварити већа разлика у висини између акумулационе коморе и турбине односно

машинске зграде МХЕ.

Након одређивања ове локације и разматрања могућности изградње МХЕ на истој,

измерен је проток реке. Мерење протока вршено је првоугаоним преливом оштрих ивица.

Проток је мерен на коти К1. Како је корито реке изразито неравно и каменито, то је отежевало преграђивање реке, па су због тога процењени губици протока кроз преграду

већи него при осталим мерењима .На сликама Сл.2.04.5. приказано је мерење протока на

овој локацији

Сл.2.04.5.

На преливу ширине L = 40 cm, измерена је висина прелива H = 12.5 cm. Употребом

програма JLA, израчунато је да проток кроз прелив износи :

31 P Q = l/s

Процењено је да губитак протока кроз преграду износи приближно 30 % од протока кроз

прелив тј. :

0.3 0.3 31 9.3G P Q Q= ⋅ = ⋅ = l/s

Укупни проток ове реке износи :

31 9.3 40.3 P GQ Q Q= + = + = l/s

На основу претходних података може се израчунати бруто снага деривационе МХЕ на

овој реци :

9.81 0.0403 76 30 B bruto P g Q H = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ≈ kW




24/119

21

2.05. Чечевска река

Чечевска река не припада јужном сливу Копаонаика, она избире у подручју Ибарског

Колашина у близини превоја Савина Вода и улива се у акумулационо језеро система за

водоснабдевање Газиводе. То је брза планинска река која по слободној процени има

проток као и Сочанска река. У [1] дати су мерени подаци о протоку на извору.

Извориште Чечевске реке се налази на Мокрој гори, у селу Чечево, непосредно испод

њеног највишег врха – Берима (1737 м) (видети Сл.2.05.1.).

Разбијено извориште Чечевске реке састоји се од 4 извора, са укупном издашношћу од 113

л/с. Два главна врела, издашности 60 и 40 л/с, налазе непосредно један поред другог, на

удаљености од око десетак метара. На око 200 м узводно од главних врела, постоје још

два извора која припадају разбијеном изворишту Чечевске реке. Издашност ових појава је

10 л/с, односно 3 л/с . Сва четири врела дата су на Сл.2.05.2.

У периоду 26.08 – 24.11.2004. године праћена је издашност, температура и pH вредност појава на изворишту Чечевске реке. Резултати ових праћења, дати су табели Т.2.05.1.

Податке о праћењу режима издашности треба узети условно због малог периода

осматрања, а с обзиром да је у питању карстни тип издани, за који је познато да се врши

веома брза водозамена и који карактеришу велике осцилације у току године. Поред тога, у

периоду осматрања (26.08. ÷ 24.11.2004. године), на подручју Мокре Горе излучена је

велика количина падавина, што се види и по томе што је издашност констатно расла

током осматрања . Ипак, на основу свих досадашњих сазнања, може се извући закључак

да је минимална издашност изворишта Чечевске реке око 100 л/с, што је потребно

потврдити констатним осматрањима и мерењима у периоду од најмање годину дана.

Сл.2.05.1.


25/119

22

назив појаве ИЗВОРИШТЕ ЧЕЧЕВСКЕ РЕКЕ

датум мерења t

(oC)

Q

(l/s) pH Напомена

26.08.2004. 13 115 6.5

05.09.2004. 12.5 120 6.4

15.09.2004. 12.5 113 6.4

25.09.2004. 12 123 6.6

05.10.2004. 12 131 6.7

15.10.2004. 12 134 6.7

25.10.2004. 12 131 6.6

04.11.2004. 11.5 128 6.8

14.11.2004. 11 120 6.7

24.11.2004. 11 125 6.7

Разбијено извориште,

издашност мерена Томсоновим преливом

Т .2.05.1..

У програму Google Earth не постоји детаљан, односно за ову намену употребљив снимак

терена,па је локација погодна за изградњу деривационе МХЕ уцртана само на

топографској карти и приказана је на слици Сл.2.05.3.

Енергестки потенцијал ове реке, искоришћаван је за производњу електричне енергије пре

другог светског рата, и после, све док није изграђен систем за водоснабдевање Газиводе,

када је машинска зграда хидроелектране потопљена заједно са целокупном опремом.

Хидроелектрана је до другог светског рата била приватно власништво и имала је велики

значај за ово подручје , после рата је одузета и додељена електропривреди.


26/119

23

Сл.2.05.2.

Хидроелектрана се снабдевала водом помоћу деривационог канала који је ископан кроз

шуму преко суседног брда и по слободној процени дугачак је преко inst L =2 km. Канал се

Сл.2.05.3.

налази у запуштеном стању и на једном делу је пресечен шумским путем. Изграђен је

копањем и зидањем од камена, а у близини коте К1 почетак канала изграђен је од

бетона.Вода је скренута у канал на коти К1, код које је река преграђена и ту је изграђена

устава. Преграда, устава и део деривационог канала могу се видети на сликама Сл.2.05.4.


27/119

24

Сл.2.05.4.

На крају деривационог канала изграђена је акумулациона комора (сабирница) од које је

вода до машинске зграде хидроелектране довођена металним цевоводом пречника 600

mm. Кота К2 односно акумулациона комора налази се на брду изнад језера Газиводе и

приказана је на сликама Сл.05.6.

Сл.2.05.5.

Цевовод који је повезивао акумулациону комору и турбину је уништен, од њега су остали

само поједини делови и ослонци, што је велика штета , јер би се овај део система могао

оспособити за рад уз мања улагања да је цевовод исправном стању.

На фотографијама са слике Сл.2.05.6. приказана је траса овог цевовода који је био дуг око

120 m.

Цевовод улази у језеро на коти К 3, како то показују фотографије са Сл.2.05.7. Коте К1,К2 и К3 дефинишу следећи подаци:



• Координате коте К 3 - Н Е н.в. 696 m

Турбински пад између кота К 2 и К 3 износи Hturb = 102 m. Бруто пад између кота К 1 и К

3 износи H bruto = 178 m

На фотографији датој на слици Сл.2.05.8. уцртане су разматране коте, траса

деривационог канала и траса одводног цевовода.


28/119

25

Сл.2.05.6.

Сл.2.05.7.

Подаци о протоку ове реке узети су из Докторске дисертације Др. Гордане Милентијевић,

према којима је проток реке у периоду мерења износио 115 l/s.

На основу претходних података може се проценити снага МХЕ на овој реци

= B P bruto H Q g ⋅⋅ = 102110,081,9 ⋅⋅ ≈ 110 kW

Према измереним подацима види се да разлика у висини између коте К1 и К2 износи 76

m, дакле 76 m пада утрошено је да би доводни канал добио такав нагиб који му

омогућава да пропусти предвиђену количину воде. Ако би се уместо доводног канала

поставио цевовод у коме су губици на флуидно трење много мањи него у каналу ( због

мање храпавости ), онда би се “уштедео” велики део овог пада.

Максимална бруто снага ове реке би тада била

= B P bruto H Q g ⋅⋅ = 178110,081,9 ⋅⋅ ≈ 192 kW

Бруто снага меродавна за пројектованје МХТ процењена је у тачки 3.0. ове студије.


29/119

26

Сл.2.05.8.


30/119

27

2.06.Река Српска Бистрица

Српска Бистрица припада јужном сливу Копаоника , нема много изражен пад , али је њен

проток приближно једнак протоку Сочанске реке. Ток ове реке формирају две мање

планинске реке које извиру на јужним падинама Копаоника. Река се улива у Ибар у

близини административног граничног прелаза између КиМ и уже Србије у Доњем Јарињу.Како у програму Google Earth не постоје детаљни снимци овог подручја, локација на којој

би се могао користити енергетски потенцијал ове реке уцртана је само на топографској

карти и приказана је на слици Сл.2.06.1.

Сл.2.06.1.

На фотографијама на слици Сл.2.06.2. приказана је кота К1 на којој се спајају две

планинске речице и формирају ток ове реке. Река у првих 150 m од ове коте има

неправилно корито, па је ток реке развучен на неколико мањих токова, који се даље

низводно поново спајају и формирају један ток.

Сл.2.06.2.


31/119

28

У околини ове коте један део тока реке је скренут и коришћен за погон једне сеоске

воденице. Од коте К1 вода би се могла скренути у деривациони канал или цевовод којим

би се доводила до акумулацоине коморе или водостана. Деривациони канал или цевовод

могуће је изградити дуж подножја суседног брда које се налази непосредно уз ток реке,

касније ће бити показано да би овај канал био доста велике дужине . На слици Сл.2.06.3.

показано је где би се могао изградити деривациони канал или цевовод и приближно је уцртана његова траса .

Сл.2.06.3.

Копање канала би отежевало каменито тло, у којем постоји могућност наиласка на

подземне стене.На крају канала или цевовода требало би изградити акумулациону комору

или водостан у коме би се акумулирала одређена количина воде. Комора или водостан би

били постављени на брду изнад коте К2 и вода би се од њих до турбине доводила

металним цевоводом. Велики недостак ове локације је канал, односно цевовод велике

дужине који је скуп за изградњу. Велика дужина деривационог канала се неповољно

одражава на расположиву разлику у висини између водостана и турбине, зато што канал

велике дужине мора имати већи нагиб од канала мање дужине, да би кроз њега протицала

иста количина воде. Један део расположиве разлике у висини између кота К1 и К2 мора,

дакле бити утрошен на нагиб доводног канала, да би он могао пропустити предвиђену

количину воде. Због тога је повољније користити цевовод, јер цевовод захтева мањи нагиб

да би пропустио исту количину воде зато што има много мање губитке на флуидно трење

од канала.

На слици Сл.2.06.4. је приказана кота К2, односно мост преко ове реке у Доњем Јарињу у

близини кога би била поставњена Машинска зграда МХЕ.

Сл.2.06.4.


32/119

29

Коте К1 и К2 дефинишу следећи подаци:

• Координате коте К 1 - Н 4313 41.22′ ′′o Е 20 43 17.76′ ′′o н.в. 528 m

• Координате коте К 2 - Н 4312 49.32′ ′′o Е 20 41 47.04′ ′′o н.в. 442 m

Бруто пад између коте К1 и К2 износи H bruto = 86 m

Растојање између посматраних кота приближно одговара дужини деривационог канала или цевовода и износи око .inst L =2.5 km.

Проток реке је по процени једнак протоку Сочанске реке, дакле око Q ≈ 100 l/s.

На основу претходних података може се израчунати бруто снага деривационе МХЕ на

овој реци

9.81 0.1 86 B bruto P g Q H = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ≈ 85 kW




33/119


34/119

31

Тло дуж трасе канала је изразито неравно, а на местима има и меканог тла. Терен око трасе

канала је обрастао у коров и траву тако да се својства тла не могу добро утврдити визуално. На фотографијама на Сл.2.07.3. приказан је терен између кота К1 и К2,

Сл.2.07.3.Фотографија дата на Сл.2.07.4. урађена је са коте К 2 која се налази иза кривине реке и на којој би се завршавао проточни канал.

• Координате коте К 2 - Н 43 05 33.12′ ′′o Е 20 48 05.94′ ′′o

Сл.2.07.4.

На основу расположивих података са мерне станице Лепосавић на реци Ибру могу поуздано да се одреде крива водостаја и трајања водених количина. Полазни подаци за дефинисање ових

кривих дати су у табели Т.2.07.1. Ова табела преузета је из [1]. Подаци из табеле Т.2.07.1.

представљени су и графички. На Сл.2.07.05. дати су NQ (низак Q), SQ (средњи SQ) и VQ(висок Q) за разматрани период.

На основу табеле Т.2.07.1. прорачунате је крива водостаје реке Ибар на локацији Лепосавић и

дата на Сл.2.07.6.

На основу криве водостаја Сл.2.07.6. прорачуната је крива трајања водених количина реке Ибар

на локацији Лепосавић и дата на Сл.2.07.7.


35/119

32

Протицаји Ибра на профилу Лепосавић

у периоду 1991 – 1999. година ( према подацима РХМЗ , Београд )

слив река профил

начин осматрања

водостаја

почетак рада кота

(мнм)км од ушћа

З.Мораве Ибар Лепосавић лимниграф 1934 445.32 131.00

месеци

година

Q

(м3/

с)

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

NQ 9.3 10.0 18.0 17.00 24.0 15.2 - 7.2 7.9 9.7 12.0 12.8

SQ 12.3 22.0 33.0 45.70 33.3 21.4 - 8.8 10.5 13.5 18.8 21.81991

VQ 33.7 119.0 74.3 126.0 102.0 70.6 - 15.2 34.3 45.7 60.7 55.4

NQ 13.2 13.2 11.6 14.80 10.9 11.6 10.1 8.2 7.6 7.9 9.0 11.6

SQ 22.6 17.7 15.1 53.40 13.8 13.7 13.3 9.6 9.7 9.3 18.3 18.11992

VQ 59.9 56.3 29.5 135.0 23.0 28.5 38.1 37. 38.8 11.2 72.0 56.3

NQ 11.2 12.0 13.2 16.50 12.0 9.7 7.2 6.6 6.3 7.6 9.0 11.2

SQ 20.8 32.0 36.0 41.90 17.0 11.5 8.2 7.8 7.3 7.9 11.0 16.61993

VQ 58.0 61.6 125.0 91.00 40.4 50.5 15.6 25.9 14.8 8.2 15.6 64.2

NQ 20.0 21.0 12.4 12.00 11.6 10.1 9.7 5.6 6.3 - - -

SQ 21.0 32.7 14.8 17.50 16.2 10.9 12.3 7.1 7.1 - - -1994

VQ 23.0 51.8 22.5 53.60 24.0 12.8 66.2 9.3 8.2 - - -

NQ 6.3 14.4 12.4 18.00 16.8 11.2 8.6 9.0 11.2 10.5 16.0 21.5

SQ 13.7 18.2 15.1 45.90 29.1 14.5 13.7 11.2 15.9 16.2 24.5 40.31995

VQ 36.0 30.0 22.5 152.0 38.8 17.6 40.9 28.0 51.8 41.6 55.4 91.6

NQ 16.8 18.8 23.5 36.0 19.2 7.56 7.9 7.9 9.7 12.4 13.2 37.4

SQ 27.6 56.8 40.7 74.2 29.3 12.4 9.5 9.3 16.4 15.4 45.5 75.11996

VQ 74.0 244.0 118.0 156.0 53.6 19.2 15.6 19.2 33.6 34.8 163.0 206.0

NQ 50.0 20.5 18.0 44.4 26. 16.0 17.6 11.2 9.0 10.5 11.6 13.6

SQ 88.0 34.2 37.7 91.5 43.5 27.4 20.3 21.9 13.4 13.7 13.8 26.91997

VQ 226.0 56.3 81.9 177.0 83.6 41.6 27.0 33.0 21.5 23.0 23.5 76.6

NQ 13.6 14.4 16.0 16.0 15.2 6.9 4.5 6.3 9.7 14.4 16.8 29.0

SQ 16.0 31.0 23.6 20.9 21.1 13.3 6.0 7.4 15.3 21.6 32.1 59.41998VQ 19.2 94.3 60.6 53.60 30.0 22.0 9.0 9.0 21.1 43.0 63.8 174.0

NQ 33.6 40.2 - - - - - - - - - -

SQ 76.5 102.0 - - - - - - - - - -1999

VQ 225.0 320.0 - - - - - - - - - -

T.2.07.1.

Сл.2.07.5.


36/119


37/119

34

2.08. Водовод Лепосавић

У систему за водоснабдевање градића Лепосавић и насеља Лешак, постоји више водозахвата

(Бело брдо, Чир), који су цевоводима повезани у једну целину. Водозахвати се налазе високо на

падинама јужне стране Копаоника. На слици Сл.2.8.1. уцртана су трасе цевововода које повезују водозахвате са Лепосавићем и Лешком.

Сл.2.8.1.

У циљу растерећења цевовода од високих притисака дуж магистралних цевовода изграђене су

коморе отворене према атмосфери, у којима се сакупља и кроз које пролази вода. Коморе су изгађене тако да је на укупној висинској разлици од 900 m постављено 10 комора, па је висинска разлика између њих просечно око 90 м. Цевовод је димензионисан тако да пропусти предвиђену количину воде за водоснабдевање у постојећем стању. Ако би се испред сваке од наведених

комора поставила турбина, постоји могућност да дође до промене режима струјања у цевоводу,

што би се могло неповољно одразити на водоснабдевање, па је од интереса проучити утицај

постављања турбине на промену протока воде који је предвиђен за водоснабдевање. Разматрање могућности постављања турбине на постојећи магистрални цевовод, а да се при томе значајно

не промени проток који је предвиђен за водоснабдевање, вршено је на моделу који приближно

симулира стање између две суседне коморе.Према добијеним подацима, проток кроз

магистрални цевовод пречника d = 200 мм, који је постављен према Лепосавићу износи V & = 45


38/119

35

l/s. Како је бруто пад између две суседне коморе H bruto = 90 m, бруто снага која се може добити

између две суседне коморе износи 9.81 0.045 90 B bruto P g V H = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ =& 40 kW.

Модел, на коме је вршена симулација утицаја уграђене турбине на проток воде кроз цевовод између две суседне коморе приближно одговара сварном стању и приказан је на слици Сл.2.8.2.

H

T

λ, l,

d

Сл.2.8.2.

За већину цевовода који се користе за потребе водоснабдевања однос средње висине храпавости

и пречника цеви износи 0.005d

δ = , па се за овај однос

d

δ , посматрањем Колбруковог дијаграма

може уочити да у подручју турбулентног струјања коефицијент хидрауличког трења λ не зависи

у великој мери од промене Рејнолдсовог броја, па можемо са довољном тачношћу узети да је

0.035λ ≈ без обзира на режим струјања, односно можемо сматрати да је константан.

Претпоставићемо да је дужина цевовода за све коморе приближно иста и да износи L ≈ 1000 m.

Из енергетске једначине за нивое слободних површина воде у коморама следи једначина :

2

12

C

L v g H Y

d λ

⋅ − = + ⋅

,

из које можемо наћи карактеристику цевовода :

2 2 2

4 2 4 2

8 1000 81 9.81 90 0.035 1 882.9 88149.4

0.2 0.2

C

LY g H V V V

d d

λ

π π

= ⋅ − − ⋅ ⋅ = ⋅ − − ⋅ ⋅ = − ⋅

⋅ ⋅

& & &

2882.9 0.0881494C Y V = − ⋅ & [ ] J kg при чему је [ ]V l s&

На слици Сл.2.8.3. приказана је карактеристика цевовода


39/119

36

Сл.2.8.3.

Посматрањем карактеристике цевовода може се уочити да је проток кроз постојећи цевовод

када нема турбине око 100 l/s. Када се у цевовод угради турбина, остварује се радна тачка тј.

величине напора цевовода и напора турбине изједначе се при одређеном протоку. Како се цевовод користи са водоснабдевање са дефинисаним протоком од 45 l/s, проток кроз турбину

мора бити исто толики да не би дошло до поремећаја у водоснабдевању. Дакле за избор турбине

меродаван је проток од 45V =& l/s, па турбина треба да буде тако изабрана да је њен степен корисности највећи управо при овој вредности протока. Код водених турбина степен

корисности зависи од протока и јединичног рада ( напора ), при чему је зависност од протока израженија него зависност од напора. Ако претпоставимо да степен корисности турбине коју ћемо употребити зависи само од протока тј. да се приближно мења по следећој зависности :

2

10.85 1.125

2 40

V η

= − −

&

, при чему је [ ]V l s& ,

Ова зависност добијена је из услова да се максимални степен корисности од 85.0=η остварује

при протоку од 45V =& l/s. Зависност )(V &η η = дата је на Сл.2.8.4.

Сл.2.8.4.


40/119

37

На основу познавања степена корисности могуће је за помоћу израза за снагу турбине

T P V Y ρ η = ⋅ ⋅ ⋅& направити радну карактеристику ове турбине у дијаграму ,Y V & ( напор, проток ).

Радна карактеристика турбине дата је на Сл.2.8.5.

Сл.2.8.5.

Пуштањем тубине у рад остварује се радна тачка са одређеним напором и протоком. Проток је

унапред oдређен величином протока водоснабдевања која износи као што је већ речено 45 l/s.Када ова вредност протока уврсти у израз за напор цевовода добија се следећа вредност напора

2882.9 88149.4 0.045 704C T Y Y = = − ⋅ ≈ kg J

На основу познатог напора T Y следи снага турбине:2 2

1 1 450.85 1.125 1000 0.045 704 0.85 1.125

2 40 2 40T

V P V Y ρ

= ⋅ ⋅ ⋅ − − = ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ − ≈

&& 27 kW

На дијаграму датом на Сл.2.8.6. представљен је спрегнути рад турбине и цевовода

Сл.2.8.6.


41/119

38

Посматрањем Сл.2.8.6. може се закључити да се криве карактеристике цевовода и карактеристике турбине скоро тангирају. Како је максимални проток кроз цевовод одређен

иѕдашностима извора воде, која износи 45 l/s, следи да је и максимална снага која се може

добити 27 kW. Када би извори давали много већу количину воде, са постојећим цевоводом било би могуће искористити приближно само око 27 kW снаге , јер се за већу снагу турбине

карактеристике турбине и цевовода не могу пресећи, ма колико проток воде био велик. Дакле

пречник цевовода је ограничавајући фактор по питању максималне снаге.

Регулисање турбине је неопходно да би се добила константна фревенција струје на излазу из генератора ( 50 Hz ). Регулациони орган турбине смањује или повећува проток кроз турбину у

функцији оптерећења генератора, самим тим долази и до промене протока кроз цевовод, што је

неповољно имајући на уму водоснабдевање. На слици Сл.2.8.7. приказан је утицај регулисања

снаге на проток воде кроз турбину односно цевовод.

Сл.2.8.7.Као што видимо при снази од 27 kW турбина ради са протоком од 45 l/s, а при снази од 15 kW

она ради са протоком од око 32 l/s. Турбина не може радити снагом од 35 кW, јер се та крива не

сече са кривом цевовода.

На основу претходно изведеног може се закључити, да регулација битно мења проток кроз

цевовод, а самим тим ремети правилно водоснабдевање и да је пречник постојећег цевовода

ограничавајући фактор по питању максималног искоришћења бруто снаге.

Како се дуж магистралног цевовода налази већи број комора протоци кроз све коморе морају

бити једнаки да не би долазило да акумулирања воде и препуњавања појединих комора. Ово је тешко ускладити ако је свака турбина засебно регулисана, јер ће тада протоци кроз њих бити

различити.

Отежавајући фактор је и то што се вода која би пролазила кроз турбине користи за пиће, то би

захтевало специјално конструисане турбине које не могу загадити воду.

Радови који би се изводили у циљу постављања турбина на постојећи цевовод, стварали би

велике проблеме у водоснабдевању.


42/119

39

Према томе, постоји много ограничавајућих фактора који утичу на могућност искоришћавања

хидроенергије овог система за водоснадевање, па је због тога процењено да исту није могуће ефикасно искористити.


43/119

40

2.09. Сумарни преглед података

На бази података из претходних тачака ове главе Студије у табели Т.2.9.1. дат је преглед

расположивих хидролошких података за водоток северног Косова и Метохије.

* - због безбедности није вршено мерење, ** - мерење из [1]

Т.2.9.1.

У горњој табели на реци Бистрици није из безбедносних разлога вршено мерење. Оцена

протока извршена је на основу визуелног утиска.

На Чечевској реци није вршено мерење јер су поуздани подаци нађени у [1].

Мерени протоци у Т.2.9.1. пристекли су само из једног мерења, сем података за реку Ибар,

који су проистекли из мерења у деветогодишњем периоду 1991.-1999.

У глави 3. ове студије описан је поступак мерења и извршена естимација хидролошких

података меродавних за даљи прорачун, имајући у виду да све разматране реке припадају

сливу Ибра.

Бр.

ЛОКАЦИЈА

Проц.

бруто

пад

[m]

Проц.

проток

[l/s]

Проц.

бруто

снага

[kW]

Мер.

бруто

пад [m]

Мер.

проток

[l/s]

Бруто

снага

[kW]

Дужина

инстал.

[m]

1 Бистрица 50 300

500

147

245

50 150 * 74 1250

2. Сочанска река 50 120 59 56 100 55 1850

3. Копорићка р�

maricic ~ istrazivanje vodotoka na kim_npee_273017

Documents