Hidrológiai Közlöny 1959 (39. évfolyam)
1. szám - Kozák Miklós: A Rakaca-völgyi tározó árapasztó szifonjának modellkísérlete
) 22 Hidrológiai Közlöny 1959. 1. sz. Kozák M.: A Rakaca-völgyi tározó árapasztó modellkísérlete szelvények felső éleinek tervszerinti mélységű elhelyezése megfelelő. b) Kísérleteink során megállapítottuk, hogy a szifon üzembe lendülésénél meredek homlokfalú lökéshullám nem keletkezik. A bukóüzemről szifonüzemre történő áttérés várható időtartama t 0 — — (1 3) perc. c) Mivel a légvezető nyílások külső szelvénye közvetlenül a beáramlási keresztszelvény felett van, fontos követelmény, hogy az utóbbi felső éle megfelelő mélységben legyen az üzemi vízszín alatt, mert ellenkező esetben a vízpótlás jelentős része közvetlenül a felsőbb szintről történne, aminek az lenne a következménye, hogy a felszíngörbe erősen lehajolna. így következhetne be a légvezető nyílások részleges, vagy teljes szabaddá válása, ami pedig a szifon működését periodikussá tenné. Összegezve : a szifonfejek beáramlási keresztszelvényének felső éle mind szél okozta hullámzás, mind áramlástanilag megfelelő mélységben van a 153,60 mA. f.-i szinten. Megjegyzés : uszadék és jég szempontjából a fenti kérdést nem vizsgáltuk. 3. A szifonfej kialakításának hidraulikai kérdései Az első komolyabb nehézség a szifon légvezető nyílásainál mutatkozott, melyeknek tervezett méreteit (aknánként 12 db, d = 5 cm átmérőjű, köralakú, E f = 232 cm 2 keresztmetszetű területű nyílást) már a modell építése közben kevésnek tartottuk, ezért azokat 2,5-szeres méretben építettük meg a modellben. Az első kísérletnél kiderült, hogy ezek a ,,túlméretezett" légvezetékek is szűkek, mert az általuk szállított levegőhozamot a szifon el tudja szállítani anélkül, hogy a szifonüzem megszakadna. így a szifon — a légvezető nyílások szabaddá válása után — mindaddig működött, amíg az állandóan süllyedő tározási szint el nem érte a beáramlási keresztszelvény felső élét. Mikor szifon már itt is kapott levegőt, üzeme megszűnt. Tehát a szifon légvezető nyílásainak keresztmetszeti területei kicsik voltak, ezért nem feleltek meg az üzemi követelményeknek. A légvezető nyílásoknak geometriai elhelyezése is alkalmatlannak bizonyult (1. ábra), mert az aknába érkező légsugarakat a két oldalról nagy sebességgel befutó vízsugár hirtelen közbezárta, elragadta és így szíváscsökkentő hatását — mely a szifonüzem megszűnését segítette volna elő — nem tudta érvényesíteni. Fentiek után új légvezető nyílásokat kellett tervezni, melyre előkísérleteket folytattunk. Ennek alapján javasoltuk : a) a légvezető nyílások keresztmetszete ne több köralakú, hanem szifonfejenként egyetlen fekvő, téglalap alakú, 8 cm magas és 90 cm széles nyílás legyen. b) A légvezeték szifonfejbe betorkoló nyílása a szifon tetőpontjaiban legyen (1. ábra). A szifonfej légvezető nyílásait ilyen elgondolások szerint építettük át. a.) Az új légvezetékkel kapcsolatos tapasztalat Az xij légvezeték szelvénye légszállítás szempontjából megfelelő nagyságú. Amikor szifonüzem közben a tározómedence vízszintje a légvezető nyílások alsó élénél 2 cm-rel magasabban van -— tehát még nem is váltak teljesen szabaddá — a szifonüzem megszakad, mert már is annyi levegő áramlik be a szifonokba, amit az elszállítani nem képes. Az új légvezető nyílások az automatikus üzemet biztosítani tudják, mert amikor a tározási szint lesüllyed a légvezető nyílások alsó széléig, a szifon automatikusan kikapcsolódik és bukóüzemre vált át. Mivel a légelragadással kapcsolatos hidraulikai jellemzők átszámítására a Froude-íéle modelltörvény maradéktalanul nem érvényes, ezért ezt a kérdést a következő pontban részletesebben fogjuk elemezni. Felhívtuk a tervező figyelmét arra,"hogy a légvezető nyílásokat az uszadékoktól, jégtől feltétlenül óvni kell, és betorkollási nyílásait a szifonüzem közben előálló légszállítás csökkentése érdekében áramlástanilag helyesen kell kialakítani. fi) A szifon vízhozam-szállításával, nyomásviszonyaival és automatikus üzemével kapcsolatos tapasztalatok Először azt vizsgáltuk meg, hogy a már üzembe-lendült szifonoknak mennyi lesz a várható vízhozama és legkedvezőtlenebb részén, a bukókoronáján, milyen szívásértékek várhatók. A bukóüzemről szifonüzemre történő automatikus áttérés körülményeit csak ezután lesz majd célszerű megvizsgálni. Kísérleteinkkel megállapítottuk, hogy a tervezett szifonok a maximális tározási szint esetén (154,60 mA. f.) a Froude-féle modelltörvény átszámítása alapján, 60 m 3lsec-ot tudnának szállítani. Mivel ez 50%-kal több, mint a mértékadó árvízhozam, nyilvánvaló, hogy ha a Froude-féle modelltörvény alapján elvégzett átszámítás megengedhető, akkor, — ha egyéb zavaró körülmények nincsenek, — a szifonok le tudják vezetni a mértékadó árvizet, anélkül, hogy a tározó-medence szintje túlemelkednék a max. tározási szinten. Kérdés azonban, hogy alkalmazható-e a Froude-törvény a vízhozamok átszámítására? Vizsgálataink szerint igen. Ezt a következtetést az alábbiakból vontuk le : a szifon vízhozamát mind a modellben, mind valóságban az alábbi képletből számíthatjuk : Q = F -v = F Í2 g. H = ^ y / 1 +«, fr +...+ «, fc + ...+ *!_£+... + ** d i di
