Hidrológiai Közlöny 1960 (40. évfolyam)

2. szám - Szepessy József: Vízmozgások vizsgálata és surrantók méretezése erőtani alapon

Szepessy J.: Vízmozgások vizsgálata és surranták méretezése Hidrológiai Közlöny 1960. 2. sz. 161 v>Vgm v<lfgm "ilfgm v>Ygm \i<lígffi a>0 a>0 a=0 a<0 a<0 8. ábra. Terhelési alapesetek <t>ue. 8. OcHoenbie CAynau naepy3KU Abb. 8. Grundsatzliche Belastungsfálle csatornája és utófeneke (9 A eset). Ezeken áramló mozgást, illetve az azt megelőző vízugrást találjuk. A kiesésű részek csatlakozó szakaszain találhatunk völgy felé mutató eredőt dGT). A nagyesésű szakaszon azonban — ahol ez a méretezésnél már gondot is okozhat — az R eredő függőleges, vagy, ami ennél biztonságosabb, a hegy felé mutat (a felső részen, ahol a víz gyorsul). Ott sem változik a helyzet, ahol (9. ábra, B) hosszú surrantó közbenső iránytöréseivel találkozunk, értelemszerűen kisebb iránytörésekkel, de csak rohanó vízzel. Itt csak annyi lesz az eltérés, hogy a felső kisebb esésű szakasz végén sem mutat völgy felé az eredő. Meredekebb szakaszt követő kisebbesésű mederszakasz felső végén az eredő a függőlegeshez képest völgy felé mutat. Ezen a részen az eredő pontos értéke is meghatározható, ha a vízszintkapcsolódás vonalát pontosan kiszámítjuk. Erre azonban nincs szükség. Az iránytörésnél kiszámítjuk amúgy is az impulzuserőt. Ez tulajdonképpen két részből tehető össze : irányváltozás változatlan sebességei, sebességcsökkenés változatlan iránnyal. Ez utóbbi a töréspont után, az alsó mederszakaszon fog hatni, megosztva azon szakaszon, ahol a lassulás lejátszódik. A számítás módja a következő lehet : meghatározzuk az alsó szakaszon is a normálmélységet és meghatározzuk (akár becsléssel) az átmeneti szakasz hosszát. Ezen a hosszon (biztonságból) már a lelassult víz normálmélységével számítjuk a víztest G súlyát, és ehhez hozzáadjuk a lassulásból származó impulzuserő vektorát. Az így kapott R eredő biztonsággal megfelel, nagy túlméretezés nélkül. Természetesen az iránytörés erőhatását ezután sebességcsökkenés nélkül kell számolni. Ritka eset, és csak teljesség kedvéért vettük fel a 9. ábra, C esetét, amelyen a víz a középső, nagyesésű szakaszon sem megy át rohanó mozgásba. A nagyobb esésű szakaszon itt sem találtunk völgy felé mutató eredőt, tehát az eddig látót általános képtől, itt sincs eltérés. Még egy érdekes jelenségre hívjuk fel a figyelmet. Az R erőt a víz adja át a meder falának. A meder tehát a vízzel -—R erőt közöl. Rohanó víznél „normális" képet látunk : lassuláshoz a. vízre ható erő a völgy felől, gyorsuláshoz a hegy felől hat, a függőlegeshez képest. Annál meglepőbbnek tűnik az áramló víz, mely a völgy felől ható, tehát fékező erő helyén gyorsul és viszont. Ez is a kétféle mozgásállapot között lévő jelentős dinamikai különbség egyik eredménye. 9. ábra. Ii iránya különféle csatornatípusokon &ue. 9. HanpaeAeHue paeHodeücmaywufeü E npu KÜHQAQX pa3Hbix munoe Abb. 9. Richtung der Mittelkraft R an verschiedcnen Kanaltypen A fentiekben igazoltuk a fejezet elején leírt állításunkat, amit még ki kell egészíteni a következőképpen : Surrantó csatornát teljes biztonsággal méretezhetünk, ha a vízsúly és a surlódóerő összegeként a teljes, függőlegesen ható vízsúlyt vesszük figyelembe. Eséscsökkenés utáni szakaszon kell csak, a völgy felé mutató eredő erővel számolni, ez azonban az iránytörési impulzuserő értékében már benne van. VI. Összefoglalás Egymáshoz kapcsolódó különböző esésű és érdességű prizmatikus mederszakaszokban mozgó víz erőtani összefüggéseit vizsgálva a következőket állapítjuk meg : 1. A vízszint kapcsolódások egyes szakaszainak elhelyezkedésében a rohanó és áramló víz viselkedése közt lényeges minőségi különbség van : Áramló vízben a töréspont felett fog duzzasztási, vagy leszívási görbe keletkezni, alatta mélységváltozás erőtani lehetetlenség. Rohanó vízben viszont mindig a töréspont után veszi fel a víz az adott szakaszra érvényes normálsebességet, alsóbb szakasz visszahatása egy felsőbb szakasz mozgásába erőtani lehetetlenség. 2. Surrantó csatornát teljes biztonsággal méretezhetünk a benne lefolyó víz teljes függőleges súlyára, figyelembe véve ezzel a vízsúlyt és a surlódóerőt is. A vízmozgás hatásaként ezenkívül csak az iránytörésnél fellépő impulzuserőt lehet és kell figyelembe venni. XIHHAMHMECKOE HCCJIE^OBAHME ;iBM>KEHMfl BO^bl B nPM3MATMMECKMX PYCJ1AX (í. Certetuiuu ripn pacMcrc onop AJIH KaHajiOB c öojibuniM YKJIOHOM He06x0flHM0 onpeAejiHTb Harpy3KH OT BOÁM. PacieT wvinyjibCHbix CHJI, AeiícTByiomHX upn noBoporax ÍIBJJSIC'TCÍI 06meH3BeCTHMM. OTHOCHTCJlbHO npH3MaTHMeCKHX yMacTKOB pacnpocTpaHHJiHCb HenpaBiuibiiMC oömne cooGpa>KeHii5i, cMOTpn <puzypy 1., a juiTepaTypubix AauHbix Tai< CKa3aTb coBceM HC IIMCIOTCH. B OŐHICM cjiyiae AeíícTByioT CHJIM, yKaaaHiibie Ha <fiueype 2. (Bee CHJIM IIEPTAAIOTCH BOAC), PABHOBECHC OTHX CHJI BbipajKaeTCH ypaBHcmitM (2) N (3). M3 HIIX nojiynacTCH ocHOBHoe ypaBHeHHe (8), nyTCM BMBOAa, H3o6paweHHOro Ha 0ue. 3. ílo STOMY ypaBHtHHio MOKAY TCHCHHEM BOÁM 6ypHoro n cnoKofiHoro COCTOAHHA cymeCTByCT KaMCCTBCHHafl pa3HHIia no B3aÍÍM0ACHCTBHI0 BHyTpeHHHX CHJI (.Yie>KAy ABIDKeHHCM BOAbl CO CKOpOCTbin ÖOJlbllieH, HJIH MCHblUCH, MC'M CKOpOCTb BOJlHbl).