Hidrológiai Közlöny 1974 (54. évfolyam)
2. szám - Dr. Kozák Miklós: Szabadfelszínű nempermanens vízmozgások közelítő számítása összetett szelvényű medrekben
52 Hidrológiai Közlöny 1974. 2. sz. Szabadfelszínű nempermanens vízmozgások közelítő számítása összetett szelvényű medrekben Dr. KOZÁK MIKLÓS* egyetemi tanár, a műszaki tudományok doktora Nevezető A természetben előforduló vízfolyások gyakran összetett szelvényű medrekből állanak, melynek közismert lényeges geometriai tulajdonsága, hogy a nagyobb mélységű főmederhez, kétoldalt kisebb mélységű széles hullámtér csatlakozik (1. ábra). Rendszerint ilyen medrekben alakul ki a folyók árhulláma, melyeknek számításához (pl. előrejelzéshez, folyószabályozáshoz, stb.) fontos vízgazdálkodási érdekek fűződhetnek. A tanulmány célkitűzése, hogy közelítő számítási eljárást adjon az összetett szelvényű medrekben kialakuló nempermanens vízmozgások számítására. Az eljárás lényege, hogy a főmederben és a hullámtéren kialakuló vízmozgásra külön-külön alkalmazza a folytonossági és a dinamikai egyenletet, és keresztszelvényenként azonos vízszinteket tételez fel úgy a főmederben, mint a hullámtéren, melyeknek keresztirányú vízforgalmát a q — lineáris vízhozammal veszi figyelembe. Az eljárás feltételezi, hogy a hullámtéren a vízréteg végig összefüggő. 1. Az áramlási viszonyok rövid jellemzése Az összetett szelvényű medrek változó geometriai tulajdonságának fontos hidraulikai következményei vannak. A nagyobb mélységű főmederben nagyobb a középsebesség, mint a sekélyebb mélységű hullámtéren. Összetett szelvényű medreknél egy hullám levonulása során, az áradás, és apadás idején a keresztirányú esések pozitív és negatív értékeket vehetnek fel (2. ábra). Közismert, hogy az áradás periódusában a vízfelszín a keresztmetszetben domború, míg az apadás periódusában homorú. Amikor az áradási periódusban a vízfelszín eléri valamelyik hullámtér fenékszintjét, a főmederből megindul az áramlás a hullámtér felé és az áradás intenzitásában hirtelen csökkenés áll elő. Minél szélesebb a hullámtér, az árhullám annál jobban ellapul. Ehhez kapcsolódik még az a körülmény, hogy a nagyfelületű hullámtéren igen sok az elszivárgásból adódó vízveszteség is . Tovább bonyolítja a helyzetet a főmeder és a hullámtér alaprajzi vonalozásának rendkívüli szabálytalansága. Ezek a körülmények olyan bonyolult, többdimenziós áramlásra vezetnek, melynek eredményeként a főmederből a hullámtér felé, ill. a hullámtérről a főmeder felé irányuló változó áramlás alakul ki. Az áradás periódusában tehát a hullámteret, mint tározót a főmeder is táplálja, a pillanatnyi hidraulikai viszonyoknak megfelelő q — lineáris * Budapesti Műszaki Egyetem, Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézete, Vízépítési Tanszék, 1111. Budapest, XI. Műegyetem rkp. 3. terheléssel. Az apadás periódusában a hullámtéren a keresztirányú áramlás iránya a főmeder felé irányuló és ekkor a hullámtéren tárolt vízmennyiség táplálja a főmedret. Az összetett szelvényű medrek árhullámképének jellegzetességeit mutatja be a 3. ábra. A hullámtérnek természetesen nemcsak medertározó szerepe van, hanem mint meder is részt vesz a vízszállításban. Minél nagyobb a hullámtér és a főmeder nedvesített szelvényterületének aránya, annál nagyobb a hullámtér vízszállítása, bár ez utóbbi jelentősen függ a hullámtér érdességétől is. E tekintetben a hullámtéren kétféle érdességet kell megkülönböztetni: a főáramlásmenti és az arra merőleges keresztirányú érdességet, mely a legtöbb esetben különböző. A hullámtérnek a többoldalú funkciója igen változó érdességi viszonyokat hoz létre. Éhhez járul Arvede/mi gátak főmede r pa rtvonala i I ' bp. JP 1. ábra. összetett szelvényű meder sémája Fig. 1. Scheme of compound channel cross-section
