Hidrológiai Közlöny 1980 (60. évfolyam)

7. szám - Muszkalay László: A vízfolyások háromdimenziós turbulenciájának szerepe az elkeveredésben

Muszkalay L.: A vízfolyások szerepe Hidrológiai Közlöny 1980. 7. sz. 311 Y, R(T) 1. ábra. Folyó kanyarjában mért főirányú sebesség (v

x) időbeli változása, periodikus kiegyenlítése és autókorrelációs függvénye. Puc. 1. H3MeneHue anaenoao KOMnonenma acopocmu eodu (v

x) eoepeMenu na u3auőe peKU. HepuodwiecKoe ebipaenueanue, cpyHKifUH aemoKoppeAHifuu Abb. 1. Zeitliche Veranderung, periodischer Ausgleich und Autokorrelationsfunktion der in der Hauptrichtung der Flusskrümmung gemessenen Oeschwindigkeit (v

x) Ilyen helyeken (1. ábra) az s

x értéke 25—30% között van, az s„, s

z értéke pedig a keresztszelvényben helyzettől függően 10—20%-ot érhet el. A keresztirányú ingadozások eloszlását egy kisvízfolyás keresztszelvényében (2. ábra) mutatjuk be, amelyik egy 0,15-ös víztükörszélesség-görbületi sugár viszonnyal jellemezhető kanyarulat elején helyezkedik el. A viszonylag kis főirányú sebességek miatt a relatív szórások nagyok és a keresztirányú szórások értéke egyes helyeken megközelíti a főirányú szórás értékét. A vízszintes szórások a mederfenék közelében, a függőleges szórások a víztest belsejében a legnagyobbak. Az s

x értéke átlagosan 10—15% között van és az Sy, s

z értékei is 8—13% között vannak. A természetes vízfolyások megközelítően egyenes szakaszain a meder tagoltságától és benőttségétől függően az s

x értéke 5—10%, az s„, s

2 értékei pedig 2—8% között vannak. Az ingadozás időbeli alakulását és a periodikus összetevők alakulását ilyen esetben a 3. ábra szemlélteti. Burkolt, igen egyenletes medrekben a sebességkomponensek szórása 1—5% között változik. Az elkeveredés meghatározása Az elkeveredés mértékét a pontszerűen, folyamatosan adagolt NaCl oldat koncentráció-eloszlásával jellemeztük. A koncentráció-eloszlást 7—10 szelvényben, szelvényenként 6—7 függélyben és függélyenként 3—4 mélységben végzett koncentrációregisztrálás alapján határoztuk meg. A 0 adagolási szelvénytől kialakuló koncentráció-eloszlások (4. ábra) alapján számítottuk az i és j szelvényekben az eloszlások CTŐÍ és a

c

0j szórásait, majd a momentumok módszere alapján a szelvények közti szakaszokra érvényes Z)f

3- elkeveredési tényezőket a következő összefüggéssel: D

c • — Vi

j . (

ao^

2~(

ao

i)

Z 2 X{j x Vij az ij szakasz főirányú középsebessége, Xij az ij szakasz hossza. Az elvégzett vizsgálatok eredménye arra mutatott, hogy a momentumok módszere a jelzőanyag koncentráció-eloszlásának szórása alapján számolva negatív elkeveredési tényezőt is eredményezhet véges, változó szélességű medrekben egyes szakaszokon. Ennek oka az, hogy véges B szélességű mederben a koncentráció-eloszlás a

c szórása korlátozva van a ff° = B/yj2 értékkel, ami a teljesen egyenletes elkeveredés szórásának felel meg. Emiatt előfordulhat erős szelvényszűkület esetében (B

£:»JBJ), hogy