Hidrológiai Közlöny 1976 (56. évfolyam)

8. szám - Kornisné Akantisz Zsuzsanna: Mozgómedrű folyószabályozási kisminta tervezése és bearányosítása

Hidrológiai Közlöny 1976. 8. sz. 357 Mozgómedrű folyószabályozási kisminta tervezése és bearányosítása KORNISNÉ, AKANTISZ ZSUZSANNA* Bevezetés A folyószabályozási munkák közismerten igen költség- és anyagigényesek és a tervező-asztal mellett sokszor nem dönthető el, hogy a beavatkozás a folyó életébe eléri-e a kívánt eredményt, illetve keletkeznek-e káros mellékhatások. Gyakran felmerül az a kérdés is, hogy különböző változatok közül kell meghatározni az áramlástanilag legkedvezőbb és amellett gazdaságosan kivitelezhető megoldást. Ezekben az esetekben célszerű kihasználni a hidraulikus modell nyújtotta lehetőségeket. A modellkísérletezés során a szabályozási művek hatásának vizsgálatát a vízszinalakulás, a sebességeloszlás, a hordalékmozgás ós a medervándorlás vonatkozásában végezhetjük el. Ahhoz, hogy ezeket a méréseket végre tudjuk hajtani — és kérdéseinkre kielégítő választ kapjunk — megfelelő méretarányú, torzítású és anyagú kismintát kell építeni. Mint ismeretes, a folyószabályozási művek hatása nem koncentrálódik az építés helyére, ezért hosszabb folyószakasz modelljének elkészítése válhat szükségessé. A gyakorlatban a kismintaépítésre rendelkezésre álló terület, a vízforgató és vízadagoló berendezés kapacitása, valamint a modellezhetőség determinálja a méretarányt és a torzítás mértékét. A kicsinyítés és főleg a torzítás következtében a modellben lejátszódó jelenségek kisebb-nagyobb mértékben módosulnak a természethez képest. A világ úgyszólván valamennyi vízépítési laboratóriumát évtizedek óta foglalkoztatja, hogy milyen módon lehet a medermorfológiai jelenségeket természethűen leképezni. Az irodalomban található kutatási eredmények alapja a kisminták és a valóság adatainak egybevetése. A természetes vízfolyás a természeti tényezők hatása alatt él és változik, ezért soha nincs annyi adatunk, amennyi biztonságos jellemzéséhez elegendő lenne. A jelenségek általában több tényező együttes hatásának eredményeképpen alakulnak ki. A kutatómunka során a tényezőket és azok súlyát célszerű megismerni, hogy a modellezéskor csak a jelentőseket vegyük figyelembe, hiszen elhanyagolásuk nélkül a feladat megoldhatatlan. Tanulmányunkban eljárást mutatunk be egy adott méretarányú mozgómedrű folyószabályozási kisminta mederérdesség és mederváltozás szempontjából történt kialakítására és bearányosítására. , Előzmények A Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet Felszínivizek főosztálya a Rábán a Nicki duzzasztómű alatt egy 10 km-es kísérleti szakaszt jelölt ki. Ezen a szakaszon 1966 óta igyekeztek mindazokat az adatokat összegyűjteni, amelyek a vízfolyás megismeréséhez, jellemzéséhez és a biztonságos folyószabályozási tervek készítéséhez szükségesek. Évente kétszer, tavasszal és ősszel végeztek mederfelvételi munkát 96 keresztszelvényben és az eredmények összehasonlítása útján figyelték a mederváltozásokat. 16 szelvényben részletes mederanyag vizsgálat is történt. A vízfelszín alakulását nyolc rajzoló vízmérce segítségével határozták meg. A kísérleti szakasz hossz-szelvényét az 1. ábra tünteti fel. * Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. Sebességeloszlás- és vízhozamméréseket végeztek 26 különböző szelvényben. Elkészítették továbbá az I. rajzoló vízmérce szelvényére a vízhozam görbét. A kísérleti szakaszon végzett adatgyűjtésnek itt csak a modellkísérleti munkát érintő részét említettük meg. Mozgómedrű modellkísérleti próbálkozások és eredményeik Kétévi természetbeli mérés adataira támaszkodva 1968-ban megépült a kísérleti Rába-szakasz szabályozási tervéhez adatokat szolgáltató Ái = 200 helyszínrajzi, A/, = 100 magassági méretarányú, kétszeres torzítású kisminta. A célnak megfelelően ennek medre homokból készült, rezisztán-lakk befúvással. Évek multán, amikor a szilárd medrű modell a tervező kérdéseire már választ adott, lehetőség nyílt olyan kísérletek elvégzésére, amelyek a folyószabályozási művek hatásának részletes vizsgálatát teszik lehetővé. A kismintát mozgómedrűvé alakítottuk át. Mint ismeretes, a Rába ezen a szakaszon meglehetősen meredek, szakadó partú, ezért a partéleket betonból alakítottuk ki és csak a mederfenék készült 0,6—1,3 mm szemátmérőjű homokból. A bearányosító méréseket permanens áramlási állapotok beállításával végeztük. Célszerűen a telt mederállapotot megközelítő 273 m

3/s-nak megfelelő — a Froude modelltörvény szerint (XQ = = ÁiÁh

3!

2) átszámított — vízhozamot állítottuk elő a kismintán. Ennél a vízhozamnál ugyanis a természetben vízszintrögzítést hajtottak végre egyidejűleg mederanyag mintát is véve. A Rába kísérleti szakaszán több vízhozamnál végeztünk vízszínrögzítést a kismintán. Megállapítottuk, hogy az átlagos esés lényegesen nem változik a mederben maradó vizek esetén. Kivételt képeznek a kisvizek, amikor a víz a széles mederben a két part között csavarog és a helyi esések hatása egyre érezhetőbb. Azt tapasztaltuk, hogy a vízállás a rajzoló vízmércék szelvényében — az V. számú kivételével — sehol sem egyezett meg a természetben mérttel. Az I—IV. számú mércéken alatta maradt, a VI— VIII. számú mércéknél meghaladta a természetbeli értéket, noha az alvízszabályozó teljesen nyitva volt, aminek következtében a modell végén (a 92—96 szelvények között) a vízmozgás már rohanóvá alakult. Szembetűnő volt, hogy a nagy görbületi sugarú íveket követő kis görbületi sugarú elleníveket tartalmazó szakaszokon (a 40—45-ös, a 67—74-es és a 88—91-es szelvények környékén) a természetben nem tapasztalható mértékű, több méteres kimosások keletkeztek. Miután a modell ilyen nagyarányú eltérést mutatott a valósághoz képest, további vizsgálatokat ezzel a kialakítással nem végeztünk. A tapasztalt