Hidrológiai Közlöny 1972 (52. évfolyam)
10. szám - Korszerű eszközök, matematikai módszerek a területi vízgazdálkodás gyakorlatában (III. rész) - Dr. Wisnovszky Iván: A városi csapadék csatornázási hidrológiai számításra alkalmas modellek értékelése
444 Hidrológiai Közlöny 1972. 10. sz. Korszerű eszközök, matematikai módszerek a kis vízgyűjtőterületek hidrológiai vizsgálata során. Az idő-terület összefüggésre jellemző, hogy városi területen két részre kell bontani az összegyülekezés idejének (t) vizsgálatát. A csatornahálózat közvetlen hatásterületén az összegyülekezés idejét elsősorban a csatornahálózat jellemzői határozzák meg, amelyek szabványban előírt határok között vannak. Ezen a területen tehát az egyébként igen fontos szerepet játszó átlagos felszín esés mértéke elveszti fontosságát. A csatornahálózatba közvetlenül bekötött (külvízi) területről levonuló víz összegvülekezési idejét a terepadottságokból lehet meghatározni. Az idő-terület összefüggés másik fontos jellemzője a csapadék és lefolyás tömegközéppontjának időegységben mért különbsége (r), amelyet késleltetési időnek neveznek. A korszerű csapadék csatornázási modellek mindegyikénél ismerni kell a gyűjtő csatorna és a mellékcsatornák idő-terület függvényét, amelyek az árhullám összegezés alapjai. Ezeket az összefüggéseket a meglevő hálózatokon mérésekkel kell feltárni. A vizsgált szelvényben levonuló árhullám víztömege elválasztó csapadék csatornahálózat esetén megegyezik a hatékony csapadék víztömegével (Ti = T q). A vízhozam-tározás összefüggését általában lineárisnak tekintik, az összefüggés az alábbi módon fejezhető ki q — k-s amelyben q — a vízhozam, s — a tarozás, £-nak a reciproka olyan idő jellemző, amely közelítően megegyezik a kifolyási szelvény árhullámképének felfutási idejével, vagyis az összegyülekezési idővel [4]. A városi csatornahálózat tározóképessége eléggé közeleső határok között változhat. A csapadék csatornázás hidrológiai problémája az ismertetett problémaelemek kérdéseinek valósághoz közeleső megoldása és így az eredő probléma jó megközelítése. A modellek áttekintése A modelleket a fent ismertetett három problémaelem szerint vizsgáljuk. A racionális modell a zápor idején állandó intenzitású csapadékot vesz a méretezés alapjául. Empirikus lefolyási tényezővel («) vagy (cp) számítja a hatékony csapadékot és veszi tekintetbe részben a lefolyás-tározás hatását is. Számított összegyülekezési idővel közelíti meg az irlő-terület összefüggéseket. Empirikus késleltetési tényezővel (o) esetenként a tározás lefolyást csökkentő hatását is számba veszi. A modell igen kevéssé idomul a vizsgált terület; városiasodásának folyamatához és a hálózat sajátosságaihoz. Ezt a modellt hasznosítja az érvényes csapadék csatornázási magyar szabvány. Világszerte ez volt a csapadék csatornák hidrológiai méretezési módszere, amíg a csatornahálózatok műszaki paramétereinek összefüggésében nem állapítottak meg pontosabb törvényeket [5]. Az egységnyi árhullámkép elemzés modellje ma már széles körben ismert szakembereink előtt. Lényege, hogy méréssel állapítja meg az idő-terület összefüggés mutatóit (t, r) és ezek ismeretében elemi árhullámok összegezésével közelíti meg a vizsgált szelvényben az eredő árhullám paramétereit. Az egységnyi árhullámkép elemzés bevált a 15 km 2-nél nagyobb vízgyűjtőterületeken, de hiányossága, hogy csak meglevő csatornahálózaton használható, új hálózat méretezésére nem alkalmas. A másik súlyos hátránya, hogy a csatornahálózat pillanatnyi állapotára jellemző paramétereket ad, nem ad módot a hálózatbővítés, átmérő növelés hatásának vizsgálatára. E modellből azonban minden más modell átveszi az árhullám összegezés elvét. A chicagói árhullámkép módszert 1960-ban mutatták be Tholin és Keifer [6]. A módszer lényege, hogy a mért csapadékértékeket nem átlagolták, hanem a csapadékhullám időbeli eloszlásának legvalószínűbb alakját választották a méretezés alapjául. Ebből a vizsgált vízgyűjtőterület beépítettségének megfelelően levonták a beszivárgott vízmennyiséget, a csatorna tározás vízmennyiségét, a felszíni lefolyás okozta késleltetés tömegveszteségét és így határozták meg a tervezési árhullám alakját. A módszert tapasztalati adatokból vezették le ós a paramétereknek nem mindegyikét tartották adaptálhatónak más területekre. Közreadtak azonban egy olyan grafikont, amely a vizsgált városi terület beépítettségének függvényében megadja a fajlagos árvízhozamot. Ez minőségileg igen jó tájékoztatást ad a városi területek csapadékcsatornázási kérdéseiben. A brit Útügyi Kutatóintézet modellje [7] alig különbözik az előző modell módszerétől. Idő-terület diagramot és vízhozam-tározás összefüggést ad a méretezéshez. Ajánlja a változó intenzitású tervezési csapadék alkalmazását. A módszer tulajdonképpen a chicagói árhullámkép módszer általánosítása. Narayana és Riley modellje [4] az előzőkhöz hasonlóan az USA-ban végzett városi lefolyási kutatási munkákra támaszkodik. A szerzők korszerűen feldolgozták a települések módszeresen gyűjtött hidrológiai adatait. Megállapították, hogy a települések hidrológiájának két legfőbb jellemzője a vízzáróan beépített terület és a vizsgált vízgyűjtő egész területének aránya (R), valamint az összegyülekezés leghosszabb útvonala (^maxiVizsgálataikat kiterjesztették a beszivárgás időbeli változására és a tározásra. Dimenzió nélküli paramétereket képeztek a területi jellemzőkből, meghatározták ezeknek az összefüggését a fajlagos vízhozammal, az összegyülekezési idővel és a csatornatározással. Az összefüggéseket regresszió analizíssel állapították meg. A méretezési eljárást analógiás számítógépre programozták. Eljárásuk általánosan használható méretezési módszer, amely figyelembe veszi a legfontosabb tapasztalatokat, amelyeket eddig összegyűjtöttek a települések hidrológiájával kapcsolatban.
