Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)

1. szám - Kozák Miklós: Néhány nempermanens szabadfelszínű vízmozgás számítására szolgáló eljárás ismertetése

Hidrológiai Közlöny 36. évf. 1956. 1. sz. 17 A vízerőművek kezelési utasításainak kidolgozásához nagy segítséget nyújtanak a nempermanens vízmozgás egyszerű és megfelelően pontos számítási eljárásai. A tanulmány összefoglalja a szovjet kutatók eredményeit és ismerteti a javasolt módszerek alkalmazását. Néhány a nem permanens szabadfelszínű vízmozgás számítására szolgáló eljárás ismertetése KOZÁK MIKLÓS aspiráns A tanulmány célja, hogy számítási eljárást adjon gyakorlati feladatok megoldásához, pl. felszíngörbék számítására nempermanens vízmozgás esetén. Nem fejtegeti a hullámmozgás elméleti alapjait, csupán néhány ezzel kapcsolatos fontosabb fizikai meggondolást közöl. Mivel a nempermanens vízmozgás számítása a képletek bonyolultsága és a sok egymástól kölcsönösen függő ismeretlen miatt nehézkes és hosszadalmas, a számítások végrehajtására részletesebb leírást adunk. 1. A nempermanens vízmozgás (fogalom meghatározások) Nempermanensnek nevezzük a vízmozgást akkor, ha annak két főbb hidraulikai jellemzője, Q vízhozama és F nedvesített szelvénye bármely keresztmetszetben (l) változik az idő (t) függvényében. Képletben kifejezve : Q — Q (l, t) és F= F(Z, t) vagy ami ugyanazt jelenti v — v (l, t) h = h (l, t) z = z(l, t) ahol v — a középsebességet. h — a vízmélységet z — a vízszint A. f,-i magasságát jelenti. Természetes, hogy a vízmozgás legáltalánosabb formája a nempermanens mozgás, melynek a permanens mozgás épp oly kivételes esete, mint ahogy a permanens mozgásnál az egyenletes vízmozgás a fokozatosan változónak egy speciális esete. A nemperm^tnens mozgás több fajtája közül nyilván legegyszerűbb a fokozatosan változó nempermanens vízmozgás, mely például akkor keletkezik, ha egy adott árhullám levonul egy folyón ; vagy ha egy vízerőmű változó terheléssel (vízfogyasztással) működik. Mindkét esetben a Q vízhozam, és az F terület egyaránt változik a szelvény helye (1) és az idő (t) függvényében. A nempermanens mozgás számításánál feladatunk meghatározni a Q vízhozamot és az F területet a szelvény helye (l) és az idő (t) függvényében. Ez tehát a Q = q(l, t) és az F = F (l, t) (A) függvények meghatározására vezet. A nempermanens mozgás általános elnevezése : hullám. Matematikai szempontból ennek Hrisztianovics a következő fogalmazását adja : hullámnak nevezzük azt a nempermanens mozgást, amely kielégíti az (A) mozgás egyenleteket. Ezek az egyenletek az l és t változók bizonyos tartományában meghatározott folytonos, véges, elsőrendű differenciálhányadosokkal rendelkeznek. Természetesen az (A) függvények által meghatározott hullám alakjai a kezdeti és határfeltételektől függően különbözők lesznek. Egyik ilyen határfeltételként szokták megadni adott szelvényben a Q vízhozam vagy az F szelvényterület (vagy a z vízszint) időbeni változását. A tanulmányban csak a fokozatosan változó nempermanens vízmozgásokkal foglalkozunk. Nem tárgyaljuk most a nempermanens mozgásnak lökéshullám néven ismert formáját. Ez főként üzemvízcsatornás erőművek turbinazsilipjének hirtelen zárásakor keletkezik az üzemvízcsatornában és a vízfelszín hirtelen változása jellemzi. A legegyszerűbb nempermanens mozgás úgy keletkezik, hogy tetszőleges szelvényben az eredeti Q = const, permanens szintet létrehozó vízhozamot fokozatosan növeljük, vagy csökkentjük. Az ilyen mozgást egyirányú hullámnak nevezzük. Ez a hullám a létrehozás szelvényétől kiindulva meghatározott sebességgel a mederszakasz mind hosszabb és hosszabb szakaszára terjed ki. Ezt a sebességet a hulláméi terjedési sebességének nevezzük. A vízfolyással azonos irányban terjedő hullámot azonosnak, az ellenkező irányban haladót ellentétesnek nevezzük. A vízhozam növekedésének pozitív, csökkenésének negatív hullám felel meg. Prizmatikus medrekben az egyirányú (vagy egyszerű) hullámok különböző megjelenési formáit az 1. ábrán foglaltuk össze (a nyíl a vízfolyás irányát jelenti.)