Hidrológiai Közlöny 1978 (58. évfolyam)

11. szám - Dr. Kovács György: A szivárgással kapcsolatos tudományos kutatás helyzetéről

Dr. Kovács Gy.: A szivárgással kapcsolatos Hidrológiai Közlöny 1978. 11. sz. 487 határozhatók legyenek, részben azért, hogy a bonyolultabb esetek számítógépi munkájának előkészítéseként a változók várható tartományáról táj ékozódhassunk. A szivárgási feladatok számítógépes megoldásának általánossá tétele érdekében a numerikus eljárások algoritmusait kell kidolgozni, hogy az ismétlődő esetek jellemzésére kész programok álljanak rendelkezésünkre. így az előkészítés munkáját a paraméterek és a határfeltételek lehető legszabatosabb meghatározására összpontosíthatjuk. Az alkalmazható numerikus módszerek közül a legtöbbször használt eljárás során a differenciálegyenleteket véges differenciákból felépített algebrai egyenletek rendszerévé alakítjuk. Általános vélemény, hogy a szabad felszínű áramlási tér kivételével ez a módszer adja a legegyszerűbb megoldást. A görbült felszín követése meghatározott osztásközű ortogonális hálózattal nehézkes. A víztükör helyzete nem ismert előre, viszont kielégítendő annak mentén az a határfeltétel, hogy a potenciál arányos legyen a hasonlító sík felett mért magassággal. Ezért a véges differenciamódszert alkalmazva fokozatos közelítés válik szükségessé. Tovább bonyolódik a probléma nem permanens szivárgás esetében amikor a víztükör helyzete is változik az időben. Ezért általános vélemény, hogy a szabad felszínű áramlási terek jellemzésére a véges elemek módszere a véges differenciáknál alkalmasabb. Ez az eljárás azonban bonyolultabb, a megoldást adó funkciónál minden áramlási feladattípushoz különkülön határozandó meg. Ezért feltétlenül előnyös az a legújabb kutatási irány, amely az áramlási tér felső határolásaként a terep felszínét választja. A felső határ így egyenes vonalú, helyzete ismert és időben változatlan. A véges differenciák módszere tehát könnyen alkalmazható és ez az egyszerű numerikus eljárás a szivárgási számítások általánosan elfogadott eszköze lehet. A vázolt elvi megoldás leglényegesebb előnye azonban nem az, hogy a véges differenciák módszerének általános alkalmazhatóságát biztosítja, hanem az, hogy ilyen módon a telítetlen zóna vízszállítását is számításba vehetjük. A mező két eltérő zónájának — a gravitációs térnek és a víztükör feletti szakasznak, ahol a vízre ható nyomás a légköri értéknél kisebb — együttes elemzése csak akkor oldható meg, ha ismerjük a mező minden pontjában a szivárgási tényezőt és annak, valamint a víztartalomnak függését az ott uralkodó szívástól. Ennek az elvileg szabatos és a mai ismeretünk szerint a legpontosabb eredményt adó eljárásnak az alkalmazhatósága is az áramlástér tulajdonságait leíró paraméterek és a határfeltételek ismeretét, megbízható meghatározását teszi szükségessé. Ezért befejezésül ismételten hangsúlyozni kívánjuk, hogy a szivárgási kutatások korszerű iránya a numerikus eljárások széles körű alkalmazása és az ebben szereplő tényezőknek kielégítő pontosságú megismerése. Ennek során a természetes hidrológiai folyamatokat is számításba kell vennünk, éppen ezért a paramétereket a legtöbb esetben a várható értékkel és a szórással kell jellemeznünk. így a végső eredményt is meghatározott valószínűséggel várható számszerű mennyiségnek kell tekintenünk. 0 noJioweHHH HccJieAOBanníí b oöJiacTH TeopMH (J)liJlbTpai|MH BOAbI JJ-p Koean, JJ., doKtnop mexH. Hayn THApaBAHKa (J)HJlbTpaUHH COCTaBJÍHCT HeÖOJlbUiyiO qacTb AHHaMHKH WHAKOCTeft H ra30B. HeKOTopwe pacxowAeHHH npH H3JI0>KCHHH 3T0r0 pa3AeJia OT MeTOAOB, npnMeHHeMbix B Apyrnx oSjiacrax rHApoMexamiKH O6t>HCHHeTCH HaCTHHHO CneLU«j)HKOH npOCTpaHCTBa B KOTOpOM npoHCXOAHT ABHWeHHe, H3CTHMH0 ŐÓAbUIHM BeCOM BAHHHHH ecTecTBeHHbix npoueccoB. ripOCTpaHCTBO ABH>KeHHfl COCTOHT H3 CAyqaiÍHOH 110cJieAOBaTeJibHocTH nopoBbix h meneBbix noAocTeíi pa3AHMHblX pa3MepOB. MMeHHO H3-3a 3T0T0 H.JIH OnHCaHHH napaiweTpoB npOCTpaHCTBa (}>njibTpaaHn He06x0AHM0 ripnMeHHTb T. H. npHHUHn cnAomHoro no/in (continuum approach). HapHAV c 3THM npHMCHHeTCH KllHeMaTHqeCKHH n0AX0A ÍUIH oriHcaHHH ManpocKonHoro abhächhh qacTHn BOAbí, MT0 (j>aKTHqeCKH B THApOMexaHHKe He 4T0 HHOe Kau — qacro Heco3HaTejibHoe Hcii0Ab30BaHHe — nepßoro npHHUHna. ripn HHTepnpeTaiuiH cnAoiyHoro noAH nojiyqaeTca Aßa orpaHHieHHH. floAÄaeTCH onpeAeAeHHio TOT HaHMCHblllHH pa3Mep npOCTpaHCTBa ABHWeHHH HH>Ke K0Toporo 3aK0HbI (j)HAbTpaUHH TepHIOT npHMCHHHUMOCTb — 3Aecb rjiaBHbiM (JtaKTopoM BbicTynaeT conpoTHBAentie OTAeJibHO B3HTbix 3Jiei«eHT0B TpaHcnopTa qacTHi; BOAH

. ^(pyroe orpaHHqeuHe BCTynaeT B CHJiy B TOT MOMCHT, KorAa c H3MeHeHHeM pa3MepoB nop MCHHCTCH h xapaKTep ABHweHHH. BoAonpoBOAHmwe xpyÖKH B TaKHX CAyqaax AOAÄHbi xapai<TepH30BaTbCH He cpeAUHMH noKa3aTejiHMn pa3MepoB, a HeoßxoAHMO 3aAaßaTb cTaTHCTHqecKyio MOAeAb paciipocTpaHeHHa pa3Mepoß nop B coqeTaHHH c reoMeTpuqecKOÜ M AiHaMHqecKoií moacahmh. B cpaBHeHHH c pacxoAOM <j)HJibTpauHOHHoro noTona MoryT HMeTb conoCTaBHMbie pa3Mepu TaKwe H BOAOOÖMeH Me>KAy noqBeHHOö BJiaroü H 3anacaMH rpyHTOBbix BOA h BOAOOÖMeH Me>KAy COCCAHHMH BOAOHOCHbIMH nAaCTaMH. OAH3KO 3TH npoceccbi AO 3HaqnTejibH0Ü CTCIIGHH HaxoAHTCH nOA BJ1HHHHEM eCTeCTBeHHblX IipOqeCCOB 11 n03T0My npH onHcaHHH rHApaBAHqecKHX npoueccoß hbachhh i HApoAorHH (cAyqaftHO-ecTecTBeHHbie COSHTHH) HMCIOT 3HaqHTCAbHO 6ÓAbLUHH BeC, H6>KCJIM Iipil H3yqeHHH ABH>KeHHH BOAbi B OTKpbiTbix KaHajiax HAH 3aKpwTbix TpyöonpoBOAax. 3aAaqn <{)HAbTpaaHH MoryT öbiTb crpynnnpoBanbi B 3aBllCHM0CTH OT lipaKTHqCCKHX C006pa>KeHHH HAH TeOpeTHqecKHx paccy>KAeHHH. MCXOAH h3 nepßoro ycAOBiw MO>KHO pa3AnqnTb TpH ocHOBHbix Tuna 3aAaq

: — coopy>KeHHe HAH rpynna coopy>KeHHH co3AacT pa3HOCTb noTenuHaAOB B npeAenax eAHHOii BOAonpoBOAHmeii (JlOpMaUHH, qTO npHBOAHT K (JiopMHpoBaHHK) OTHOCHTeAbHOTO MaAOMaClIITaÖHOrO, qeTKO BblACAHiouierocH (J)HAbTpauHOHHoro riOTOKa, — npHpoAHbiii npouecc hjih aHTponoreHHoe B03AeücTBHe B npeAeAax cpaBHHreAbHO' oöinHpuoft TeppiiTopHH BAiineT na BOAOOÖMCH MOK/iy 3anacaMH noqBeHHOü BAarn H rpyHTOBbix BOA

; 3aAaqa 3aKAioqaeTCH B HCCAeAOBaHHH BepTHKaAbHOTO nOTOKa, ctjiopMHpoBaBuierocH noA BAHHHHCM ynoMfluyTbix 06CTOHTeAbCTB, — HenocpeACTBeHHan ueAb 0TKaqi<a WHAKOCTH h3 HOA3eMHbIX GCTeCTBCHHblX pe3epByap0B H B CBH3H c 3TI1M CTaHOBHTCa HeOÖXOAHMbIM OnHCaTb MeCTHbie HAH perHOHaAbHbie H3MCHCHHÍ1, B03HHKU1He 110A BAHHHHeM TaKOH ACHTeAbHOCTH

. K peuieHHK) nepeqncAeHHbix 3aAaq HeoöxoAHMo paCKpbiTb HAH TeopeTHqecKHMii HccAeAOBaHHHMH onpeAeAHTb Ba>KHeüiiiHe 3AeMeHTbi MaTeMaTHqecKoii MOACAH, onncbiBaiomeíí AanHbift npouecc, a HMCHHO: — reoMeTpHio npOCTpaHCTBa ABH>i<eHiiH, — THApoMexaHHqecKHe xapaKTep HCTHKH nopucTOíí cpeflbi, — rpaHHqiihie ycAOBHH, AeiicTByiomHe 11a Kpaax oöAaCTH (})HAbTpaUH11,