Hidrológiai Közlöny 1959 (39. évfolyam)

1. szám - Kozák Miklós: A Rakaca-völgyi tározó árapasztó szifonjának modellkísérlete

Kozák M.: A Rakaca-völgyi tározó árapasztó modellkísérlete Hidrológiai Közlöny 1959. 1. sz. 27 A szifonok vegyes üzeme (túl sok légszállítás) esetén a szifonba jutott levegő az alagútban áramló víz felszínén összegyűlik és periodikusan bukkan ki a vízládában, ahol erős hullámzás keletkezik. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy a hullámtörő fal ezt a hullámzást teljesen lecsillapítja. Összegezve : a vízládát 12,5 m hosszúra, 10 m szélesre, az energiatörő küszöböt pedig fogazással javasoljuk megépíteni. A légbuborék által okozott hullámzást a kiömlési keresztszelvény felső éléig lenyúló, hullámtörő fallal meg lehet szüntetni. fi) Az alvízi meder áramlási viszonyai Az alvizi mederben az üzemvíz lebocsájtó és a szifonok együttes működése esetén — Q = 52 m

3/sec — a főmederben a középsebesség kb. 2,5 m/sec, míg a max. helyi sebességek elérhetik a 3 3,5 m/sec-ot is. Ezenkívül a keskeny alvízi mederben erős hullámzást észleltünk. Ezek indokolttá tették az alvízi meder kiszélesítését. A megnövekedett szelvényterület miatt egyrészt csökkennek a sebességek, másrészt a hirtelen vízhozamnövekedéssel járó erős hullámzás szélesebb mederben gyorsabban lecsillapodik. A tervezett átmeneti felület jó, mert nagyobb forgók néJkül biztosítja a vízládából kilépő vízsugár fokozatos átvezetését a trapézszelvényű alvízi mederbe. Összegezve : javasoljuk az alvízi medernek 10 m-es fenékszélességgel történő megépítését. Kísérleteink szerint az alvízi medernek mintegy 200 m hosszú szakaszát erősen kell burkolni, mert az itt keletkezett hullámok kb. ilyen hosszú szakaszon teljesen megtörnek és kis amplitúdójú hullámokra esnek szét, melyek már lényegesen veszélytelenebbek a meder állékonysága szempontjából. * Az előzőekben megállapítottuk, hogy a belső szifonpár mértékadó átbukási magassága h

f

í = 15 cm és üzembelendülési időtartama pedig t

0 = = 1-^-3 perc között változik. Mi ezeket az értékeket a Froude-féle modelltörvény segítségével számítottuk át. így a mértékadó átbukási magasság értéke 15 : 12 = 1,25 cm, míg az üzembelendülési időtartam 2050 mp volt a modellben. Számításainkat tehát a Froude-féle modelltörvény alapján végeztük el. Kérdés maradt azonban, hogy a Froude-féle modelltörvény az üzembelendülés és a légtelenítés számítására alkalmazható-e? A szifon üzembelendülésére mértékadó átbukási magasság a Froude-féle modelltörvénnyel nem számítható át, mert a modellben észlelhető kis átbukási magasságú vízsugárra jelentős értékű kapilláris erő is hat, melyet a Froude-ié\e modelltörvény nem vesz figyelembe. A szovjet Tumanján egy szifon M = 1 : 50-es és 1 : 25-ös modelljein és annak 1 : l-es valóságos műtárgyán elvégzett kísérletének eredményei, a mértékadó átbukási magasságra vonatkozóan a következők voltak : M = 1 : 50 1 : 25 1:1 h

0 = 3,01 cm 4,45 cm 20 cm Ha ezekből a modellben észlelt h

n értékekből kiszámítjuk a valóságban várható mértékadó átbukási magasságokat, kapjuk : M = 1 : 50-nél, h

0 = 1,5 m és M = 1 : 25-nél h

0 = 1,11 m szemben a valóságban észlelt h

n = 0,2 m értékkel. Tumanján a modellben észlelt h

n érték átszámítására az alábbi képletet javasolta : , modell • ÍM valóság — (t>) Ila Tumanján képlete az általunk vizsgált szifonra nem is lenne teljesen pontos, mégis fenti kísérlete alapján várható, hogy a valóságban érvényes mértékadó átbukási magasság lényegesen kisebb lesz, mint amit a Froude-féle modelltörvény alapján a modellben észlelt h

0 értékből átszámítottunk (jelen esetben h

n valósán — 15 cm). A szifon üzembelendülési, tehát az aknák légtelenítési ideje (t

0), melynek ismerete a vízhozamnövekedés időbeli változásának ismerete miatt is fontos — a Froude-féle modelltörvénnyel szintén nem számítható. Ennek oka a következőkkel magyarázható : a különböző méretarányú szifonokban a légtelenítés kezdetének pillanatában azonos, p

0 légköri nyomású levegő van bezárva. De a légtelenítés kezdetétől, annak befejeztéig, a különböző méretarányú szifonokban más-más értékű szívások keletkeznek, melyek a Boyle—Mariott-féle gáztörvény értelmében különbözőképpen növelik meg a szifonba zárt azonos p

0 nyomású levegőmennyiségek térfogatát. így az aknákból elszállítandó levegő térfogatának aránya a valóságban és a modellben nem fejezhető ki a térfogatok arányát kifejezésre juttató ilP-el. Mindezek alapján várható, hogy a szifon légtelenítésének időtartama a valóságban nagyobb lesz, mint amit a Froude-féle modelltörvénnyel kaphatnánk. Véleményünk szerint, hogy a mértékadó átbukási magasság és a légtelenítési idő valóságban várható értékeit modellkísérletből meg tudjuk határozni, ahhoz több méretarányú modellen elvégzett kísérletekből lehetne megnyugtató eredményt kapni. 5. A szifon vízhozamtényezője A szifon vízhozamtényezőjét (fji) kétféle üzemi állapotra, a teljes üzemre (légszállítás nincs) és vegyes üzemre (légszállítás van) lehet értelmezni. A vízhozamtényező gyakorlati felhasználásának' kérdéseit szem előtt tartva kísérletünk során csak a teljes üzemi állapotra határoztuk meg azok értékeit. Két esetet vizsgáltunk meg : x) amikor az üzemvíz lebocsátó teljesen nyitva van és fi) amikor az üzemvíz lebocsátó teljesen zárt. Feltételeztük, hogy a pillanatnyi max. tározási szint a 154,60 mA. f. van. A ju vízhozamtényező értékét a szokásos Q^^-F-YTÍTH