Hidrológiai Közlöny 1980 (60. évfolyam)
5. szám - Dr. Somlyódy László: A keresztirányú elkeveredés vizsgálata folyókban
Dr. Somlyódy L.: A keresztirányú elkeveredés Hidrológiai Közlöny 1980. 5. sz. 231 mények közötti ingadozása lényegesen redukálódik. Ez a súrlódás szerepére utal. Meglevő és jövőbeni adatok felhasználásával ezért kézenfekvőnek tűnik, hogy D b-t a D b tjIIu* és ID hJBu* paraméterek kombinációjával kíséreljük meg jellemezni, amelyek külön-külön hozhatók összefüggésbe eltérő hidraulikai és geometriai mennyiségekkel. A fejezetben ismertetett mindkét fajta korlátozás megszüntetése a bevezetőben említett általánosabb tárgyalásmód alkalmazásától remélhető. A mozgás- és kontinuitási egyenlet, valamint turbulenciamodell bevonása a kétdimenziós leírásmód megtartása mellett azonban nem ad választ dDb meghatározására és nem oldja fel a második korlátozást sem. Ez csak a háromdimenziós tárgyalásmódtól várható. 7. összefoglalás és következtetések A dolgozat a keresztirányú elkeveredés vizsgálatával foglalkozik, időben állandósult viszonyok feltételezésével. Bevezeti a anyagáramsűrűségi vektormező áram vonalának, az anyagáram vonalnak a fogalmát. Ennek jellemzője, hogy a rá merőleges transzport zérus. Az anyagáramvonal két egyenlettel adható meg, amelyeket célszerű az áramvonalból és arra merőleges trajektóriából álló görbevonalú koordinátarendszerben felírni. Az anyagáramvonalak és a koncentrációmező együttes meghatározására a véges differenciák módszerének alkalmazásával került sor. Előbbiek szemléletes képet nyújtanak az elkeveredés folyamatáról. A levezetett egyenletek alkalmasak a keresztirányú diszperziós tényező Számítására js, ha a koncentrációmező adott (inverz feladat). Két eljárás került bemutatásra. Az egyik jellegében hasonló a momentumok általánosított módszeréhez, míg a másik lehetővé teszi Di, keresztirányú változásának meghatározását is. A koncentrációmező és a diszperziós tényező meghatározására kidolgozott módszerek igazolása érdekében különböző esetekre elvégeztük az analitikus és numerikus megoldások, valamint a mért és számított koncentrációk összevetését. Utóbbi célra nyomjelzős méréseket végeztünk öt eltérő jellegű vízfolyáson (0 = 0,25—2000 m 3s1) és felhasználtunk irodalmi adatokat is. Végezetül elemeztük a kétdimenziós írásmód korlátait. A főbb következtetések az alábbiak: a) Az elvégzett vizsgálatok igazolták az anyagáramvonal egyenletei alapján kidolgozott módszerek alkalmasságát a koncentrációmező, illetve a keresztirányú diszperziós tényező számítására. b) Amennyiben hirtelen mederváltozások, erős kanyarok nem voltak jelen, a mért és számított eredmények egyezése jó, a kétdimenziós tárgyalásmód alkalmazható. Az egyezés mértéke azonban erősen függött attól, mennyire pontosan ismert a sebességmező és a diszperziós tényező, esetenként ZVnek nemcsak a hosszirányú, de a keresztirányú változását is figyelembe kellett venni. Utóbbi különösen fontos a partközeli sávban. A kétdimenziós tárgyalásmód használatához szükséges, helytől függő diszperziós tényező és sebességmező meghatározására ma még nem áll rendelkezésre kellően igazolt módszer. Elvárásaink ezért a diszperziós modelltől csak korlátozottak lehetnek és elsősorban a folyamat globális leírására törekedhetünk. c) Erősebb kanyarok, bővületek és szűkületek jelenlétében a kialakuló szekundér áramlások helytől függően erősítik vagy gyengítik a turbulencia hatását az elkeveredés folyamatában. Ennek megfelelően a diszperziós tényező mindkét irányban jelentősen ingadozik, helyenként pedig negatívvá válhat. Ilven esetekben csak a mozgás- és kontinuitási egyenlet, valamint turbulenciamodell bevonásával kidolgozott, általánosabb, háromdimenziós tárgyalásmód vezethet eredményhez. Ezen a területen még számos jövőbeni kutatás elvégzése szükséges. á) A különböző vízfolyásokon elvégzett kísérletek során a B\H arány 3,5 és 100 között változott. A Diju*H dimenziótlan diszperziós tényezőre 0,08--1,6 közötti értékek adódtak. A szélességre vonatkoztatott Dhju*B tényező Bjll növekedésével hiperbolászerűen csökken. Ez arra utal, hogy D b értékét jelentős mértékben befolyásolja a szekundér áramlás. Ugyanakkor a súrlódás is fontos szerepet játszik. Ésszerűnek tűnik ezért, hogy a turbulenciából származó részt a Hu*, afüggélymenti egyenlőtlenségből adódó hányadot a Bu* szorzattal kíséreljük meg összefüggésbe hozni, amelyek külön-külön eltérő geometriai és hidraulikai mennyiségekkel jellemezhetők. A diszperziós tényező ezután a két tag valamilyen kombinációjával állítható elő. IRODALOM f 1] Bansal, M. K.: Dispersion in natural streams, Journal of the Hydraulica Division, ASCE, Vol. 07, No. HYI. Proc. Paper 8540 November 1971, 1867—1886 o. [ 2] Benedek, P., Literáthy, P. és Somlódy, L.: Monitoring and modelling efforts on the large international river(Danube), Progress in Water Technologi/, Vol. 10, Nos. 3/4. 1978. 147—162 o. [ 3] Ghang, X. C.: Dateral mixing in meandering channels, thesis presented in partial fulfillment of the reqnirements for the degreo of Doetor of Philosophy, The University of lowa, 1971. f 4] Fischer, H. B.: The effect of bends on dispersion in streams, Water Resources Research, Vol. 5. No. 2. April 1969, 496—506 o. | 5] Tlolley, K. R.: Transverse mixing in rivers, Report of De'lft Hydraulics Laboratory, S 132, 1971. [ 6] Holley, E. R., Siemons, J. and Ahraham, G.: Soine aspects of analyzing transverse diffusion in rivers, Journal of Hydraulic Research 10 (1972) no. 1., 27— 57 o. | 7] Holly, F. M. Jr.: Two-dimensional mass dispersion in rivers, Hydrology Papers, Colorado State University, Fort Collins, Colorado, No. 78. 1975. ( 8] Jirka, G. FI., Ryan, P. J. és Stolzenbach, K. 0.: Basic physical process in heat transport, European course on heat disposal from power generation in the water environment, Delft, 1975, Ohapter 4. [ 9] Jolánkai, G.: A szennyvizek elkeveredésének számítása, Vízügyi Közlemények, 1975. 1. 65—80. o. [10] Kádár, L. : A turbulens diffúzió jelentősége a vízminőség szabálvozásában, Hidrológiai Közlöny, 1969. 9. sz. 418—425 o.
