Hidrológiai Közlöny 1962 (42. évfolyam)

1. szám - Vágás, I.: A Bolyai-Geometria vízszínduzzasztás-elméleti vonatkozásai

Hidrológiai Közlöny 1962. 1. sz. 41 HIDRAULIKA A Bolyai-geometria vízszínduzzasztáselméleti vonatkozásai* VÁGÁS ISTVÁN* I. A duzzasztott vízmozgások tulajdonságai Homogénnek tekintett nehézségi, erőtérben a nyugvó vízfelület egyensúlyi alakja vízszintes sík ; függőleges síkbeli homogén erőrendszerben pedig vízszintes egyenes. A mozgó víz dinamikai egyensúlyi állapotát a lejtésben (esésben) haladó vízszin jellemzi. Prizmatikus mederben a permanens, állandó sebességű vízmozgás vízszínének alakja lejtésben levő sík ; függőleges, a vízmozgás irányával párhuzamos síkmetszetben szemlélve pedig lejtésben haladó egyenes. A lejtős víztükör síkja, illetőleg egyenese párhuzamos a prizmatikus meder fenéksíkjával és annak esésvonalaival. Permanens, állandó sebességű vízmozgás emiatt vízszintes, vagy ellenesésű mederben nem jöhet létre. A továbbiakban egyszerűség kedvéért csak a víz síkmozgásának eseteivel foglalkozunk. Permanens, állandó sebességű vízmozgásnál — ha a' mederfenék lejtésben levő egyenessel ábrázolható — a vízszinvonalak a különböző Q vízhozamoknak megfelelően más és más helyzetűek : a fenékvonallal, és így egymással is párhuzamos egyenesek (a

v ) (1. ábra). Változatlan mederérdesség esetén minden egyes előforduló vízhozamhoz egy és csak egy vízszínvonal tartozik az áramló, és ugyancsak egy vízszinvonal a rohanó vízmozgás esetén. Szorítkozzunk az áramló vízmozgások vizsgálatára. Helyezzünk a permanens, állandó sebességű vízmozgásba vízszintes bukóélű duzzasztóművet. A víz mozgása ennek hatására permanens, hely szerint változó sebességű vízmozgássá alakul át. Az egyes átfolyási szelvényeknek megfelelően a sebességállapotot a középsebességgel jellemezzük, tehát a sebességeloszlásra itt nem vagyunk tekintettel. A permanens, változó sebességű vízmozgás különböző vízhozamokhoz tartozó vízszinvonalait az ún. duzzasztási vonalak (duzzasztási görbék) serege jellemzi (2. ábra). A duzzasztás fogalmát azonban némileg el kell vonatkoztatnunk a valóságtól. A duzzasztott vízsugár átbukási magasságát ugyanis nem vesszük tekintetbe, s azt képzeljük, hogy az átbukó víz végtelen vékony sávon ömlik át az élen (3. ábra). Ez. az ideális állapot egyébként elvonatkoztatás nélkül is könnyen megközelíthető, vagy elérhető akkor, ha a duzzasztási szelvényben akár alsó átfolyással, akár oldalelvezetéssel, akár csöveken vagy szivornyákon történő elvezetéssel biztosítjuk a duzzasztás kívánt mértékét. A duzzasztás fogalmába egyébként beleértjük a fenéklépcsők -által, vagy surrantok által létesített vízszinsüllyesztést (leszívást, depressziót) is. A duzzasztási vonal (2. ábrán: d

v és d

2) az indexnek megfelelő Q

t és Q

2 vízhozamokat * A kézirat beérkezésének időpontja: 1961. január 31. ** Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. jellemző permanens, állandó sebességű vízmozgáshoz tartozó vízszinvonal (a

1 és a

2) felett, a vízszinsüllyesztési vonal (d

4) a Q

4 vízhozamot jellemző permanens, állandó sebességű vízmozgáshoz tartozó vízszinvonal (a

4) alatt halad. Határa = Ű, Ű-Sj a - a

2 . _ a = a, n - o _ 3. ábra. A duzzasztási jelenség idealizálása, a) Átbukás a valóságban, bj Elvonatkoztatott átbukás végtelen vékony sávon 0ue. 3. MdeaAU3aifUH nenenuH nodnopa a) riepeJiHB b AeMCTBHTeJibHOCTH. b) MHHMbift nepeJiHB b öecKOHeiHo TOHKOÍÍ riOJTOCe Fig. 3. Ideálized backivater phenomenon. a) Actual overfall, b) Idealized overfall in infinitely narrow strip 2. ábra. A duzzasztás (vízszínsüllyesztés) a permanens, állandó sebességű vízmozgás a jelű vízszínvonalait a d jelű duzzasztási vonalakba viszi át 0UZ. 2. JIUHUU aopu3onmoe co 3HaKOM a ycmaHoeueuieIOCH paeHOMepHoeo deuxcenuH nepeHOCstmcn nodnopoM e AUHUU nodnopa co 3HÜKOM d Fig. 2. Backwater (drawdown) transforms the surface profiles (&) of uniform permanent flow into the backwater (drawdown) d profiles a, „ b. 1. ábra. Permanens állandó sebességű vízmozgás vízszínvonalai a mederfenék egyenesével (f) párhuzamosak 0UZ. 1. JIUHUU e0pu30Hm06 eodbi NAPAAAEABHBI c AUHueü dna pycAa (f) npu ycmaHoeueiueMcn paenoMepnoM deuytceHüu eodbi Fig. 1. Surface profiles of uniform steady flow are parallel to the straiglit line of the bottom (f)