Hidrológiai Közlöny 1955 (35. évfolyam)

11-12. szám - Kovács György: Az árhullámok levonulására jellemző hidrológiai mennyiségek meghatározása

lj.24 Hidrológiai Közlöny 35. évf. 1955. 11—12. sz. HIDRAULIKA A tanulmány új hidraulikai alapon levezetett számítást ismertet az árhullámok levonulása során időben és hely szerint változó jellemző menynviségeknek — a vízhozamnak és vízállásnak — meghatározására. Az eljárás az árvízi előrejelzés, hegyvidéki tározók üzemelése és a medertározás meghatározása terén lesz hasznosítható. Az árhullámok levonulására jellemző hidrológiai mennyiségek meghatározása* KOVÁCS GYÖRGY 1. Bevezető A tanulmány célja a hidraulikai és hidrológiai eszközök igénybevételével olyan módszer kidolgozása volt, amelynek segítségével meghatározhatjuk a folyók árhullámainak összes jellemzőit, tehát a levonulási sebességen kívül a vízhozamnak és a vízmélységnek idő és hely szerint történő változását is. A kidolgozott eljárás alapja a folyadékok nem permanens mozgását jellemző Betnoulli-féle egyenlet és a kontinuitási egyenlet , amelyeket számításainkban a következő alakban használtunk fel : 1 Q 9 Q 1 9 Q dm _ ' d

Q a F_ dx dt .0. (2') (A jelölések értelmezését az 1. ábra mutatja.) Azoknak a jelenleg ismert és alkalmazott eljárásoknak (pl. Hrisztianovics Sz. A., Bernadszkij N. M. és ArhangelszJcij V. A. [1]), melyek a felírt differenciál-egyenleteket közelítő integrálással vagy véges differencia értékben felírva kívánják megoldani, alkalmazási körük igen szűk. Ezt a bonyolult számítási eljáráson kívül az idézi elő, hogy csak lökésszerűen bekövetkező vízhozamnövekedés által létrehozott hullámok számítására alkalmasak és ilyen hullámok esetén is csak a hullám keletkezési helyének közvetlen környezetében adnak a mért értékekkel jól egyező eredményeket. Ennek oka az, hogy a levezetések a ljullám élvonalának (frontjának) haladási sebességét a lökéshullám terjedési sebességével azonosítják. A vízfolyásban a vízhozam hirtelen megnövekedése valóban ilyen sebességgel haladó hullámot hoz létre. A többlet vízhozam az előzőleg kialakult permanens állapot egyensúlyát megbontja és a meghatározott esésben kialakult vízszint felett hullámsebességgel fut végig. A hullám és az alatta elhelyezkedő víztér között lévő sebességkülönbség azonban a nyúlós folyadékban kiegyenlítődni a hullám alsó részei lefékeződnek. A felső részek. 1. ábra. Az alkalmazott jelölések értelmezése. PHC. 1. YCJIOBHBIE 0603HA>IEHHSI Fig. 1. Symbols appliod. míg igyekszik. Az alsó víztömegek felgyorsulnak, megtartva a sebességüket előresietnek, a hullám tarajosodik, a felső vízrészecskék átbuknak és a vég bemenő keveredés révén gyorsítják a sebességek kiegyenlítődését. így jönnek létre a lökésszerű vízhozamváltozásokból is a folyamatos és fokozatos változást mutató árhullámok, és ez indokolja az árhullámoknak az állandó vízhozamú állapotot jellemző .középsebességnél nagyobb előrehaladási sebességét. Az elmondott jelenségek szemléltetésére két sematikus sebességdiagrammot mutatok be a 2. ábrán, az első az elképzelt lökésszerű vízhozamváltozás szelvényében, a másikat pedig olyan távolságban, ahol a teljes kiegyenlítődés már bekövetkezett. A kutatás fejlődésének legújabb fokán a törekvés az, hogy a két alapegyenleten kívül olyan további kapcsolatot határozzanak meg, amely a differenciális változók számát csökkentve a differenciálegyenletrendszert megoldhatóvá teszi, vagy pedig kinematikai megfontolások,alapján olyan összefüggést keressenek, melynek segítségével a Bernoulli-féle mozgásegyenletet elhanyagolva csak a kontinuitás alapján meghatározhatják az árhullámok jellemzőit, vagy legalább ezeknek a jellemzőknek egyikét (pl. a haladási sebességet). Ezek az eljárások már nemcsak a lökéshullámokkal foglalkoznak, hanem célul tűzik ki az árhullámhoz hasonló alakok felkutatását és jellemzését. Közülük az egyenletesen haladó árhullám * A Tudományos Minősítő Bizottsághoz 1954. májusában benyújtott ós a magyar Tudományos Akadémia 195S. május 17-én tartott nyilvános vitaülésen megvédett kandidátusi disszertáció.