Hidrológiai Közlöny 1981 (61. évfolyam)

1. szám - Dr. Varga István–Hidvégi János: A vízszintszabályozás minőségi vizsgálata nyíltfelszínű csatornákban

20 Hidrológiai Közlöny 1981. 1. sz. Dr. Varga I.—Hídvégi J.: A vízszintszabályozás szabályozott csatornaszakasz vízszintváltozásainak; [21J; — az üzemszerű zavaróhatás — vízhozamváltozás—egységbemenőjelek lineáris kombinációjaként előállítható; — a szabályozott vízszint változásának a szabályozó vízhozamváltozására gyakorolt közvetlen hatása elhanyagolható; [21] — a csatorna vízszintszabályozása közvetlen módon valósul meg [17] A számítás bomenőadatai a következők: — a szabályozott csatornaszakasz adatai: l — a csatornaszakasz hossza [m] /(„ -— általános vízmélység [m] b„ — átlagos víztükörszólesség [tn] /„ — átlagos nedvesített keresztmetszeti terület [m

2] k

0 — átlagos nedvesített kerület [m] v

ü — átlagos középsebesség [m/s] m — rézsűhajlás az üzemi tartományban [1] i

0 — átlagos vízszinesés az üzemi tartományban x

x, . ,xí, x

n •— a vizsgálandó szelvények helykoordinátái [m] íj, í

2. . .tk,tm — kérdéses időpontok a t =0 időponttól számítva [sec] — a csatorna üzemelési rendszere (alvízvagv felvízszintszabályozás) A számítás kimenőadatai a vizsgált csatornaszakasz pernamens ós nempernanens állapotait jellemző időfüggvények diszkrét értékei: h (xí, tk) q (XÍ, tk) v (xí, tk) — A szabályozó adatai: Ar — a szabályozó műtárgy arányossági tényezője [m

3/sm] T, Ti— időállandók [sec] Tjj —• a holtidőt jellemző időállandó [sec] — A kezdeti egyensúlyi — permenans — áramlási állapotot megzavaró vizhozamváltozás adatai: A',; ill. A'

2i — egységfüggvények arányossági tényezői [m,/s

2] Vi — az egysógfüggvényeket operátor-tartományban jellemző kitevők Ati — az egyes bemenőjelek zérus időpontja (relatív kezdeti időpont) és a vizsgálat kezdeti időpontja között eltelt idő (K

n ill. A'

2

1 esetén Ati=0) 5. A matematikai modell és a számítógépes program ellenőrzése Az előző pontokban bemutatott matematikai modell és számítógépes program „kritikus pontjának" a szabályozott csatornaszakasz áramlási állapotainak jellemzésénél alkalmazott „munkaponti linearizálást", valamint az átlagos csatornaparaméterek felhasználását lehet tekinteni. Ugyanis ha e két egyszerűsítő feltétellel végzett számítások megfelelő pontossággal jellemzik a szabályozott vízszintű csatorna átmeneti áramlási állapotait, a teljes kidolgozott matematikai modellt, illetve programot bizonyítottnak fogadhatjuk el, mivel a modell további részei a lineáris szabályozáselmélet jól bevált elméletén és módszerein alapulnak. Az ellenőrzést két, egymástól alapvetően eltérő módon végeztük: — a karakterisztikák elméletén alapuló számítások eredményeivel való összehasonlítással [9.]; — a K. IV. öntöző fürtfőcsatornán végzett helyszíni mérések eredményeivel való összehasonlítással [20], ő.l Ellenőrzés a karakterisztikák elméletén alapuló explicit számítógépes programmal A megbízható összehasonlíthatóság érdekében a következő változatokat vizsgáltuk Rátky István tanársegéd (B. M. E. Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézet, Vízépítési Tanszék) közreműködésével: — a csatorna üzemelési rendszere alvízszintszabályozású v. felvízszintszabályozású •— a csatorna maximális vízszállításhoz tartozó esése: 1

1 =0,02 rn/km 1

2 =0,10 m/km 1

3 =0,50 m/km — a csatorna hossza: li = 500 m Z

2 = 1000 m l

3 = 5000 m — a kezdeti feltétel: Q o=o Q o =Q max — a zavaró vízhozamváltozás sebessége: Aq

z =0,1 m

3/s/min At Aq

z - = 1 m

3/s/min At Aq

z = 10 m

3/s/min At — a csatorna szabályozása: •— szabályozatlan csatorna (egyszerű kiürülés, ill. feltöltődés -— ideális szabályozású csatorna [22] Valamennyi változatnál a csatorna maximális vízszállító kapacitása 10 m

3/s volt, k =58 simasági tényezőjű trapézszelvónnyel. Ezen összehasonlító vizsgálatok azt az eredményt mutatták, hogy az egyszerűsítő feltételek miatt a vízszintváltozás számításánál elkövetett hiba kisebb, mint 10% amíg a vízszintváltozás kisebb, mint az átlagos vízmélység 25%-a. Vagyis: £<0,1 Ah; ha |^|<0,25/<

0 a csatorna egész hosszában. A hiba előjele ellentétes a vízszint átlagos vízfelszíntől való eltérésével (1.7. ábra). Az átviteli függvények és a számítási eljárás pontosságát 3 különböző keresztszelvényű csatornára, 1 m

3/s/min sebességű töltésre és ürítésre mutatjuk be (1., 3., 5. és 6. ábra). 5. 2 Ellenőrzés kísérleti mérések eredményeivel A kidolgozott elmélet és számítási eljárás pontosságát a K. IV. fürtfőcsatornán a VTTUKI által végzett kísérleti mérések eredményeivel is ellenőriztük. [20]. A felsővezérlésű kísérleti csatornaszakasz átlagos paraméterei a következők voltak a kísérleti időszak üzemi tartományára vonatkoztatva: — csatornaszakasz hossza: 1=1 308 m — átlagos keresztmetszeti terület: /

0 = 11,56 m

2 . — átlagos simasági tényező: k =55 — átlagos vízmélység: /i

0 = 1,70 m — átlagos nedvesített kerület: k

0 = 10,72 m