Hidrológiai Közlöny 1960 (40. évfolyam)

6. szám - Kovács György: Felszíni vizek mentén húzódó megcsapoló csatorna méretezése

Hidrológiai Közlöny 1960. 5. sz. 4^7 HIDRAULIKA Felszíni vizek mentén húzódó megcsapoló csatorna méretezése* l)r. KOVÁCS G Y Ö It (i V. a műszaki tudományok kandidátusa, Vízügyi Tervező Iroda, Budapest I. A csatorna vízgyííjtőképessége 1. Bevezetés A vízépítési gyakorlatban igen gyakran előforduló feladat annak meghatározása, hogy egy felszíni víz mellett futó, adott műszaki méretekkel kialakított megcsapoló mű milyen vízhozamot gyűjt össze a megcsapolt rétegből. A kérdés leggyakrabban kétfajta létesítménnyel kapcsolatosan merül fel. Vízellátó rendszerek folyómenti víztermelő galériái esetében a szivárgási távolságot a felszíni víztértől általában a réteg szűrőképessége határozza meg, méreteit pedig az építési és a gazdaságossági szempontok. Ezek figyelembevételével kell meghatároznunk a vízhozam és a leszivárgás mértékének kapcsolatát. Más esetben a folyó és a megcsapoló mű vízszíne közötti leszívás mértéke korlátozott, és keresnünk kell a szükséges, kitermelendő vízhozamhoz tartozó galériaméreteket, vagy az adott méretű galériából kivehető vízhozamot. A másik feladatkör, amelyben a vázolt kérdés felmerül, a duzzasztott vízterek mentén húzódó védelmi vonal tervezése. Ha a felduzzasztott folyószakaszok vagy tározók mentén fekvő mélyebb területek geológiai felépítésében a vízvezető rétegek szerepe jelentős, szivárgás indul meg a duzzasztott víztér felől a környezet, talajvize felé. Ilyenkor legtöbbször nem elégedhetünk meg azzal, hogy a felszíni vizeket árvédelmi töltéssel távoltartjuk a védeni kívánt területtől, mert a szivárgó vizek a talajvíz szintjét emelve, sőt felfakadva a felszínre, mezőgazdasági és épületkárokat okozhatnak. A teljes védelmet ha a vízvezető réteg gazdaságosan nem zárható le olyan megcsapoló rendszer, nyílt csatorna vagy zárt szivárgó jelentheti, amely a talajvíz vízháztartásának duzzasztás előtti egyensúlyát biztosítja. Ennek a feltétele az, * A szerző 4, egymással összefüggő tanulmányt nyújtott be szerkesztőségünkhöz, amelynek célja az, hogy a duzzasztott vízterek mentén húzódó megcsapoló létesítmények hidraulikus méretezésére, illetőleg a duzzasztott folyószakaszok mentén és a völgyzárógátak alatt kialakuló permanens szivárgások jellemzőinek számítására egységes eljárást adjon. Az eljárás a vízzáró réteget csak érintő csatornák, a részben vagy teljesen harántoló galériák és a kútsorok megcsapoló hatásának számítására terjed ki. Az első, lapunk hasábjain most közlésre kerülő tanulmány, a megcsapolócsatornák vízgyűjtőképességével foglalkozik és az egységes számítási rendszer elvi alapjait közli. A következőkben közlésre kerülő második tanulmány a megcsapolócsatornák hatására kialakuló nyomásviszonyok számítására ad eljárást és a számítási eredményeket mérési adatokkal hasonlítja össze. A harmadik a galériák méretezését, negyedik pedig a kútsorok jellemzőinek számítására szolgáló eljárást tartalmazza. (A Szerk.) hogy elvezesse azt a vízhozamot, amely a folyó felől a talajvíz felé szivárog, és amelynek értékét a tartani kívánt talajvízszint és a vizsgált duzzasztási szint különbségeként adódó nyomás figyelembevételével számíthatjuk. ös^e kell gyűjteni ezenkívül azt a vízhozamot is. amely természetes állapotban a folyó felé csapolódott le a talajvízből, így ezekben a feladatokban legtöbbször a már korábbi vizsgálatok alapján meghatározott összegyűjtendő vízmennyiség adott. A csatorna távolságát a folyótól a töltés stabilitása szabja meg és csak kis mértékben változtatható. Feladatunk tehát az, hogy ezeknek az adatoknak számításbavételével meghatározzuk a leszívás és a csatornaméretek közötti kapcsolatot. A két változó közül általában a szelvényt vesszük fel előre, mert ennek változtatását az építési lehetőségek korlátozzák. Ettől függően határozzuk meg a szükséges leszívás mértékét. Tanulmányunk célja az, hogy olyan számítási eljárást dolgozzunk ki, amelynek segítségével az említett kapcsolatok meghatározhatók. Minthogy a kérdést elsősorban a másodszor említett feladat, tehát a duzzasztott vízterek, mentén tervezett megcsapoló csatorna méretezése szempontjából vizsgáljuk, a határfeltételeket úgy választjuk meg, hogy azok elsősorban az ott lévő adottságokhoz legyenek hasonlóak. Közelítésként azonban a víztermelő galériák tervezésében is felhasználhatjuk az eredményeket. Figyelembe kell vennünk azonban ilyenkor azokat az eltéréseket, amelyek a felvett határfeltételek nem teljesen kielégített volta miatt adódnak. 2. A számítási rendszer levezetése Mint a talaj vízmozgás vizsgálatában legtöbbször, feltételezzük a Darcy-törvény érvényességét. Ezért számításainkat a potenciálelmélet alapján végezzük el olyan módon, hogy a szivárgási teret derékszögű mezővé transzformáljuk. Az eredeti rendszer határfeltételeit elsősorban az alsó, közel vízszintes vízzáró réteg szabja meg. Legtöbbször a vízvezető réteget a partéltől távolodva borító fedőréteg is vízzárónak tekinthető az alatta lévő réteghez viszonyítva. A víz a fedett hullámtér előtt lép be a vízvezető rétegbe, ahol ez nagy szélességben érintkezik a felszíni víztérrel. A szivárgó átvágja a fedőréteget és a vizet a nagyobb áteresztőképességű rétegből gyűjti össze, olyan leszívással azonban, hogy a víz felszíne nem süllyed a fedőréteg alá. így szabad felszínű mozgás nem alakul ki. a depresszió csak a nyomásvonalban jelentkezik. Ennek megfelelően a szivárgási teret az 1. ábrán bemutatott sémával helyettesíthetjük.