Hidrológiai Közlöny 1968 (48. évfolyam)

9. szám - Dr. Vágás István: Az átfolyás elméletének egyes kibernetikai vonatkozásai

Hidrológiai Közlöny 1968. 9. sz. 397 HIDRAULIKA Az átfolyás elméletének egyes kibernetikai vonatkozásai Dr. VÁGÁS ISXV ÁN a műszaki tudományok kandidátusa Az átfolyás elmélete a víz, vagy az ahhoz hasonló más folyadék (gáznemű, esetleg szilárd anyag, hatás vagy információ) meghatározott halmazának meghatározott térrészeken való áthaladásában tanúsított viselkedését tanulmányozza. Valamely rendszer viselkedése olyan műveletek sora, amelyeket a rendszer mechanizmusa hajt végre. Ellentétben a rendszerben végzett mozgások időbeni lefolyásának értelmezésével, akkor beszélhetünk viselkedésről, ha a rendszer — önmaga, működésének lényegénél fogva — képes bizonyos állapotot fenntartani, vagy bizonyos fejlődésmenetet követni, egyes külső befolyások ellenére is [5], A viselkedés az önszabályozó — kibernetikus— rendszerek alapvető képessége, az időbeni lefolyás pedig az okságilag egyértelműen meghatározott — determinisztikus — rendszerek sajátossága. A viselkedés nemcsak hatóokokat és okozatokat tételez fel, hanem magában foglalja az okozatoknak az önszabályozás útján végbemenő kialakulási folyamatát, a hatóokok szempontjából kauzálisan nem értelmezhető átmeneti — transziens — állapotokat is. A viselkedés elemzése az összetett rendszereket nem igyekszik egyszerűbbekre visszavezetni, hanem a rendszer összetettségéből fakadó lényeges vonatkozásokat egybefogóan tárja fel. A műszaki- és természettudományok, sőt a közgazdaság- és társadalomtudományok legújabb, nagyarányú fejlődésének alapja a jelenségek, folyamatok, rendszerek önszabályozó tulajdonságainak felismerése volt. Véleményünk szerint a viselkedés fogalmának bevezetése, annak elemzése, a folyamatok kibernetikai oldalának felderítése a hidraulika, és így a hidrológia tudományában is termékeny módszer lehet. Az átfolyás elmélete — tárgyánál és szemléleténél fogva egyaránt — pedig szinte kész példát kínál ennek igazolására, sőt a szemléletmód bővítésével feltárható újabb összefüggések segítségével maga az átfolyás elmélete is tovább fejleszthető. Kibernetikai vonások az átfolyás elméletének eddigi kifejtéseiben Az átfolyás elméletének alapvető sajátosságait, önálló ós újszerű voltát tulajdonképpen összefogó jellege, az egyszerű determinisztikus meghatározásokon már a kezdetben is túlmenő szemléletmódja biztosította. Az ülepítőmedeneékben végzett áramlástani mérésekben, a vízfolyások, vagy talajvíz áramlások sebességének, illetve hozamának meghatározásában ugyanis már a Muszkalay Lászlóval közösen megalkotott átfolyási elméletünk 1954. évi első közlése előtt is hosszú idő óta ismeretesek voltak az oldatok hígításán alapuló különféle módszerek, másrészről a vízgyűjtő karakterisztika és az egységnyi árhullámkép elve is elég régóta használatos volt a hidrológiában. Azt sem mondhatjuk, hogy az átfolyási görbének és a segítségével kapható további rész-következtetéseknek ne lettek volna nyomai akár az iilepítési, akár a csőhálózati, akár pedig az árhullámhidraulika szakirodalmában. Megjelent olyan tanulmány is [2], amely a jelző oldat hosszú és rövid idejű adagolásának eredményeként kapható töménységi görbék differenciál-integrál kapcsolatára utalt (bár a „hosszú" ós a „rövid" időtartam elválasztására nem írt elő hidraulikai feltételt), és a hosszú idejű adagolás révén kapott töménységgörbe melletti ábraterületet térfogatként (bár az átfolyt geometriai tér teljes, tehát holtterekkel nem kisebbített térfogataként, így némileg pontatlanul) értelmezte. A hidrológiai könyvek [1, 9] pedig szintén utaltak arra, hogy a természetes vízfolyások szomszédos szelvényeire vonatkozó vízhozam-árhullámgörbék közötti ábraterületek a köztes mederfcározódás vízmennyiségeivel arányosak. Az átfolyási elmélet kidolgozását megelőző vizsgálatok eredményei ezáltal a szakterület különböző ágazataiban elszigetelten jelentkezett egyedi rész-törvényszerűségeket, determinisztikus tulajdonságokat tártak fel, de nem értelmezték az átfolyási mechanizmus viselkedésének tulajdonképpeni lényegét. Az átfolyás elméletének kidolgozása során a jelenségek átfogóbb leírásához fel kellett ismernünk a vízgyűjtő karakterisztika elve és a jelző oldat mozgásának tulajdonságai közötti analógiát; ebből meg kellett határoznunk a jelzőoldat „hosszú" és „rövid" idejű adagolásának hatását elválasztó, hidraulikailag indokolt kritériumot [a T=(tn—í

0) feltételt, amelyben T az adagolás időtartama, t

n a legmagasabb, <

0 a leggyorsabb vízrészecske átfolyási ideje]; ezután értelmezhettük a kétfajta adagolásrnód eseteiben létrejövő ós az ilyen formában általunk először megkülönböztetett átfolyási hullám és átfolyási görbe helyes kapcsolatát [8], amely meghatározásunk szerint a differenciál-integrál összefüggést csak egyes, különleges esetekben közelítette meg, általában pedig, mint két, egymáshoz képest eltolt függvény különbsége, lényegében véve algoritmikus jellegűnek bizonyult. Következménye volt e felismeréseinknek az átfolyási görbe melletti ábraterületeknek a víz által ténylegesen súrolt, tehát a holttórmentes, így nem feltétlenül műtárgyvagy mederinóreti térfogatokkal való arányosíthatóságának tótele [8, 13], majd a tetszőleges sebességhatárok közötti vízrószecskók által súrolt térfogatok meghatározásának kezdetben egyszerűbb [8], később — az aktív és passzív függvénykapcsolatokat bevezető elméletáltalánosítás után [15] — általánosabb jellegű további tótelei. Az átfolyási görbék és átfolyási hullámok előrehaladásukban követett összefüggésrendszerei a természetes vízfolyások árhullámaival való analógiájuk tényének rögzítését jelentették [14], amelyet saját vizsgálatai tekintetében is jól hasznosíthatott a Szigyártó Zoltán által kidolgozott átvonulási elmélet [11]. Mindezek azt mutatták, hogy az átfolyás elméletének megfogalmazásával nemcsak néhány különálló determinisztikus jellegű hidraulikai összefüggést sikerült kapcsolatba hoznunk, vagy azokat némiképp kiegészítenünk, hanem a tények szükségszerűvé tették számunkra az algoritmikus természetű általánosításban rejlő lényeg felismerését és ennek hangsúlyozását, mint az elmélet alapvető újdonságáét. Az algoritmikus felépítés azt is világossá teszi, hogy ezzel az időbeli lefolyások leírása a viselkedés kereteinek van alárendelve. Jogosult tehát az átfolyás elméletében a kibernetikai mondanivaló feltárása, a hidraulikai fogalmaknak kibernetikai fogalomkörbe való illesztése, az elmélet, átfogó szemléletmódjának a kibernetikai szemléletmóddal történő egyeztetése.