Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

5. szám - Fazekas Károly: Adhéziós vízszintmérés

Hidrológiai Közlöny 1963. 5. sz. 419 HIDRAULIKA Adhéziós vízszintmérés FAZEKAS KÁROLY Bevezetés A hidrotechnikai kísérleteknél a vízszinteket többnyire mérőtűvel mérik. Ennek lényege, hogy a víz színéhez valamilyen, lehetőleg szabatos mozgású szerkezettel, tűhegyet érintenek s az érintkezésnél leolvassák a tű magassági helyzetét. Ennél a műveletnél a magassági helyzet mérése egyszerű. A különféle céloknak és körülményeknek megfelelően számtalan, többé-kevésbé egyszerű vagy bonyolult és a kívánt mérési pontosságnak megfelelő leolvasást biztosító szerkezeti megoldás ismeretes. A fő feladat csupán a vízfelület szabatos érintése, illetve ennek a megbízható észlelése. Áramló víz esetében a tű hegye a vízfelületet karcolja, a vízszint azonban pontosan észlelhető. Ha a felszín leng vagv hullámzik, csendesítő berendezést kell alkalmazni s akkor a mérés álló vízszint mérésévé egyszerűsödik. Szabatos mérésnél azonban ekkor újabb nehézség jelentkezik, amit az adhézió okoz. A molekuláris erők : a tapadás és a felületi feszültség következtében a víz a mérőtű hegyén az érintés pillanatában felszökken ugvan, de a szokásos hegyes tűknél ez a felszökés csekély és ezt a pillanatnyi folyamatot csak erős világítás esetében, közelről és igen gondos figyelemmel vehetjük észre. Emellett az észlelőnek többnyire meglehetősen kényelmetlen helyzetben is kell dolgoznia, ami a pontos megfigyelést szintén nehezíti. Ezeket a hátrányokat rendszerint valamilyen elektromos megoldással küszöbölik ki, ami azonban gyakran a méréstechnikát bonyolultabbá teszi. A pontosságot a tű hegye és a folyadék között jelentkező elektrolízis is zavarja. A nehézségek még jelentősebbek, ha a mérést a terepen kell végezni (például párolgásmérő kádak esetében), ahol rendszerint nélkülözhetetlen a csendesítő berendezés, ami azonban megnehezíti a hozzáférést. A medencebeli víz szintje és a környező terep szintje ugyanis rendszerint azonos. Áramforrás a helyszínen általában nincs, hordozható elektromos berendezés pedig a gyakran kezdetleges körülmények közt dolgozó, mellékfoglalkozásos észlelő kezében újabb bizonytalanságot, pontatlanságot, üzemzavarlehetőséget jelent és gyakran hibás vagy hamis eredményekre vezet. Az adhézió leihasználása Eme nehézségek jó részén segíthetünk, ha éppen az adhéziót használjuk fel arra, hogy a mérőtű hegyének a vízfelülettel való érintkezését feltűnővé, könnyen észlelhetővé tegyük. Ha a mérőműszer vízfelülettel érintkező része nem hegyes tű, hanem domború vagy csúcsos felidetű (pl. laposan kúpos), vagy enyhén domború fémtárcsa érinti a vízfelületet, máris megkönnyítettük az észlelést, mert a tárcsa pereménél a felszökkenő vízfelületen a tükröződés más mint a sík felületen. Ez pedig oldalról lefelé tekintve, több deciméter távolságból is észlelhető. (Felülről az észlelés ilyenkor már bizonytalan.) Megváltozik a helyzet, ha az érintkező elem átlátszó anyagból készül. Ha ennek a vízzel érintkező alsó felülete finoman homályos, a felső pedig fényezett (-5. kép h), akkor az érintkezés pillanatában a homályos-fehér áttetsző felület ütésszerűen szint vált, mert az alul reátapadó víz tökéletesen átlátszóvá teszi, valósággal eltünteti. Ez a jelenség pedig bármely irányból, az elem mérete szerint akár több méter távolságból is határozottan észlelhető. Már az 1954-ben végzett kísérletek azt mutatták, hogy az adhéziós mérőelem rendkívül pontos, Jóformán — a gyakorlati követelmények határain belül — csak a mozgató szerkezet szabatosságától, leolvasóképességétőlés a vízfelület nvugodtságától, úszadékmentességétől függ, hogy milyen pontosságot érünk el vele. Gyakorlatilag ez a pontosság egy század mm. Az ezred milliméter szabatos mérését csak a vízfelület állandó parányi rezgései és az apró tisztátalanságok akadályozzák meg. A század milliméter pontosság azonban egyes mérésekkel is elérhető. Több ismételt mérésnél átlagérték képzésére jól felhasználhatók az ezred milliméteres leolvasások. Megjegyzendő, hogy megfelelő világítás esetén a vízszin század milliméternél kisebb rezgései is jól láthatók a vizén tükröződő fénypontok rezdülése következtében. A kúptárcsás párolgásmérő Az 1954. évi kísérletek célja a „Dr. Komlósi Imre" talaj vízkísérleti telepen bevezetett kádas párolgásmérések részére megfelelő mérőműszer szerkesztése volt. A kísérletek eredménye az azóta a VITUKInál bevezetett ún. kúptárcsás párolgásmérő (1. kép). A berendezés a párolgásmórő kád peremére tartósan felerősíthető csendesítő aljazatból és erre illeszthető mérőműszerből áll. A mérőműszer lényegében csavaros mikrométer, mely három lábcsavarral a csendesítő aljazat három szabatos gömbfejű illesztő csavarjára állítható (2. kép). A lábcsavarok közül az egyik 120°-os kúpos furattal, a másik a furat felé mutató 120°-os ékhoronnyal, a harmadik pedig csiszolt sík lappal végződik (3. kép). Ez a három különféle végződés biztosítja azt, hogy a felemelt műszert csakis ugyanarra a helyre, ugyanolyan magassági helyzetbe helyezhessük vissza, mint ahonnan felemeltük. Mind az aljazat gömbfejű csavarjai, mind a mikrométer lábcsavarjai beszabályozhatok, rögzíthetők, úgy, hogy egyetlen mikrométerrel több kádnál is lehet mérni. Az eredeti kísérleti műszer pontossági vizsgálatáról készült táblázatot ós grafikont az 1. ábra mutatja. A jelenleg használt típusnál (1. kép) a mérőcsavar menetmagassága 1 mm. a körosztás 0,05 mm-es, a leolvasás pontossága becsléssel 0,01 mm. A műszer érzékenysége közel egy nagyságrenddel nagyobb, mint a leolvasás és ez ismét egy nagyságrenddel pontosabb, mint a megkívánt 0,1 mm-es pontosság.