Hidrológiai Közlöny 1979 (59. évfolyam)

2. szám - Dr. Szalay Miklós: A szabadfelszínű mozgások hidraulikájának hazai helyzete és a fejlesztés feladatai a népgazdasági igények tükrében

Dr. Szalay M.: A szabadfelszínű mozgások Hidrológiai Közlöny 1979. 2. sz. 59 szolgáltató időbeli szabályozási módját. Nem üzemelési, hanem tervezési optimumfeladat egy sok ágból összetett városi csapadékcsatorna-rendszer adott valószínűséggel jelentkező, de térben és időben változó záporintenzitás hatására történő optimális működésének meghatározása, illetve a különféle bemeneteket egyaránt optimálisan kielégítő rendszer hidraulikai paramétereinek meghatározása. — A tranziens feladatok valamely rendszer két diszkrét egyensúlyi állapota közti időbeli átmenet leírását adják. Erre például szolgálhat a kisebb öntözőcsatornák üzeme, az azokba beépített vízszintszabályozók működése, vagy egy folyami csúcserőmű indításakor és leállításakor fellépő jelenségek. Ezek közös jellemzője, hogy a rendszer bemenetének és kimenetének bizonyos paraméterei egymást kölcsönösen befolyásolják (ez a témakör bizonyos átfedésben van a vízkormányzással is). A mai hidraulikának egy további jellemzője, hogy egyre nagyobb teret kapnak benne a többfázisú mozgások és a termohidromechanikai folyamatok. A többfázisú mozgások tanulmányozását is részben a társadalmi igények mozdították előre, részben talajerózió, részben szilárd fázist is tartalmazó szennyvízbevezetések révén. Hatott azonban a társadalmi igény más vonalon is: a különféle célú völgyzáró gátak és folyami duzzasztóművek rohamos elszaporodása előtérbe hozta a medrek feltöltődésének kérdéseit, de — a folyókba elhelyezett művek másik mellékhatása révén — a kimosódással való foglalkozás is előtérbe került. A felsorolt és egyéb okok következtében a hordalékmozgás elmélete is a hidraulika részévé —• mégpedig igen terjedelmes részterületévé — vált. Fejlődésének korlátait is a hidraulika-hidromechanika fejlődése szabja meg: mindaddig, amíg az utóbbi nem képes kielégítő pontossággal modellezni a folyók turbulens sebességterét, addig a hordalékmozgás elmélete is megreked az egydimenziós feladatoknál, mint a kritikus sebességek, a mederfenék alakzatai stb. és alkalmatlan a gyakorlat által megkövetelt háromdimenziós jelenségek modellezésére. A többfázisú mozgások egy másik területe a levegő—víz komponensű áramlások vizsgálata, elsősorban a szennyvizek és szennyezett élővizek mesterséges vagy természetes levegőztetésének szempontjából. Határterületi kérdések jelentkeznek — részben kavitációs vonatkozásokkal — körbukós és szivornyás túlfolyók, valamint (főleg a függőleges tengelyű turbinák már lassan lezáruló korszakában) a vízerőművekben. A többfázisú áramlások egy harmadik területe a jéghidraulikának a víz—kásajég elegyekkel foglalkozó fejezete. A rétegzett áramlások cím alatt összefoglalható problémák igen sokrétűek. Ide tartoznak többek között — a tölcsértorkolatú folyóknál észlelhető olyan kétirányú áramlások, amelyekben fajsúly szerint elkülönül az édes- és a sósvíz, — a folyók felszínén mozgó olajszennyezések, — a hőmérséklet okozta fajsúly-különbség miatt, de azonos folyadékban létrejövő áramlások (tározókban, folyókba és tavakba juttatott hőterhelés beeresztési helyének környezetében, szennyvíztisztítási műtárgyakban stb.). A rétegzett áramlások egyik alaptípusánál a rétegződés fennmarad, (nem keveredő folyadékok), más esetekben a két réteg fokozatos egybemosódása, kiegyenlítődése következik be. Ez az utóbbi eset vezet át a modern hidraulika egy újabb fejezetébe, az elkeveredési folyamatok területére. Ez utóbbiak közös jellemzője, hogy különböző hőfokú, oldott vagy lebegőanyag-tartalmú vizek közötti fokozatos kiegyenlítődés folyamatát kívánjuk leírni a diffúzió és a diszperzió jelenségének számításba vételével. Ennek a részterületnek a gyors fejlődését ugyancsak a vizek minősége védelmének fokozódó szükségessége segítette elő. Összetett volta miatt egészen különleges helyet foglal el a rétegzett és többfázisú áramlások területén belül az a kutatási részterület, amely nem elégszik meg a különféle áramlási és keveredési folyamatok időben változó fizikai paramétereinek számításával, előrejelzésével, hanem azt is vizsgálja, hogy e paraméterek változásai miként hatnak a vízi élettér ökológiájára, akár kedvező, akár kedvezőtlen értelemben. Az ilyen vizsgálatoknak jelentősége a folyók öntisztulási folyamataiban, a halasvizek produktivitásában, a vízellátási tározók vízminőségének védelmében mutatkozik meg. Nem illeszthető be az eddigi felosztás keretébe a jéghidraulika ama része, amely az úszó tábla jéggel kombinált vízáramlás és a beállt jégtakaró alatti — a szabadfelszínű és a nyomás alatti áramlás határesetét képező —, vízáramlás kérdéseit vizsgálja. Az ilyen irányú vizsgálatok közvetlen vagy közvetett mozgatói között megtaláljuk az árvízvédelmi biztonság fokozására, a hajózási idény megnyújtására, a vízlépcsők biztonságosabb üzemére irányuló törekvéseket. A szabadfelszínű hidraulika egyik világviszonylatban igen fontos, de hazai szempontból csak igen csekély jelentőségű területe a tengerparti és tengeri hidraulika (coastal and maritime hydraulics), amely a tengerek árapály-, áramlási és hullámjelenségeit vizsgálja partvédelmi, kikötőépítési és üzemi, valamint újabban olajtermelési szempontból, de energiahasznosítási érdekből is. Hazánkban a hullámmozgás hidromechanikájának szerep jut az elkeveredési jelenségekben játszott szerepe miatt, valamint állóvizeink partjait és az árvízvédelmi töltéseket érő hullámverés elleni védekezés területén. A számítógépek használata folytán meghonosult, a korábbiaknál lényegesen pontosabb számítási módszerek ellenére gyakorlatilag semmiféle visszaszorulás nem észlelhető a hidraulikai modellkísérletezés területén, annak ellenére, hogy a természetben lezajló folyamatok előre történő kiszámításához fűződő nehézségek nem számottevően nagyobbak, mint a laboratóriumban végzett mérések eredményeinek átszámítása során jelentkező bizonytalanságok. A klasszikus hidraulikai hasonló-