Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)

8. szám - Újfaludi László: Háromdimenziós szivárgás vízépítési műtárgyak környezetében

tt HIDROLOGIAI KÖZLÖNY 26. ÉVFOLYAM 8. SZÁM 337—384. oldal Budapest, 1982. augusztus Háromdimenziós szivárgás vízépítési műtárgyak környezetében Ú.TFALUDI LÁSZLÓ» 1. Bevezetés A VITUKI Vízépítési Intézetében több éves kutatási program keretében foglalkoztunk a vízépítési műtárgyak környezetében lejátszódó szivárgások vizsgálatával. A kutatás célja olyan közelítő módszerek létrehozása volt, amelyet segítségével a tervezők 1 megfelelő pontossággal számíthatják a főbb szivárgási mozgásjellemzőket. Két korábbi tanulmányban [10, 11] már beszámoltunk a kétdimenziós esetben kétrétegű talajra kidolgozott empirikus számítási módszerekről. Jelen tanulmányban az oldalszivárgást is magában foglaló háromdimenziós vizsgálatok eredményeit ismertetjük. A műtárgyak környezetében lejátszódó szivárgás számítására jelenleg alkalmazott módszerek túlnyomó része kétdimenziós esetre érvényes. Ezzel szemben a gyakorlati esetek többsége — közismerten — háromdimenziós, ami azt jelenti, hogy nem hanyagolható el a műtárgy oldala mentén létrejövő szivárgás sem. Néhány minőségi megállapítás természetesen már az egyszerű szemléletből is következik; ilyen pl. az, hogy az oldalszivárgás szerepe annál nagyobb, minél kisebb a műtárgy szélessége (áramlásra merőleges mérete) annak hosszához (áramlásirányú méretéhez) képest, és fordítva. Szovjet szerzők, [1, 2, 3] foglalkoztak ugyan az oldalszivárgás számításával, de csak abban a speciális esetben, amikora jelenség kétdimenziós vagyis a műtárgy a teljes víz vezető réteget harántolj a és így csak a műtárgy oldalán alakul ki szivárgó mozgás, alatta nem. A szakirodalomban nem található azonban olyan közlemény, amely általános esetben foglalkozna az oldalszivárgás hatásának figyelembevételével. Az említett kutatási program egyik legfőbb célkitűzése az lett, hogy a műtárgy alatti és az oldalszivárgást együttesen figyelembe vevő esetek tanulmányozása alapján a háromdimenziós esetek számítására adjon közelítő módszereket. Ezek alkalmazása különösen a nagy számmal épülő kisműtárgyak esetén lehet hasznos, mivel ezek kis beruházási költsége nem teszi lehetővé egyedi modellkísérletek elvégzését. 2. Módszertani problémák A kétdimenziós esethez hasonlóan itt is az elektromos analóg modellezést választottuk vizsgálati módszerül. A hidraulikai és geometriai adatok értékének változtatásával előállított modell-sorozatok alapján széles tartományban viszonylag könnyen meghatározhatók a szivárgási mozgás* Vízgazdálkodási Kutató Központ, Budapest. jellemzők. Bonyolultabb körvonalrajzok esetén azonban már kétdimenziós esetben is igen nagy a változók (és ennek megfelelően a felépítendő modellek) száma. A harmadik dimenzió (a csatorna-rézsű, a műtárgy, oldalsó körvonala stb.) figyelembevétele további ugrásszerű növekedést eredményez a változók számában. Ezért annak érdekében, hogy a vizsgálandó esetek számát ésszerű határok közé szorítsuk, a VIZITERV műszaki tanácsadóival együttműködve a geometriai feltételek tekintetében az alábbi egyszerűsítéseket végeztük: —- A műtárgyak földalatti körvonalazását tekintve két alaptípust állítottunk elő (1. ábra): az A-típus a duzzasztó-jellegű, a B-típus az áteresz-jellegű műtárgyak idealizált alakja. (Az átereszek — a vízzáró határolást tekintve — általában középen elkeskenyednek, ezt itt nem vettük figyelembe. Ennek az egyszerűsítésnek az a következménye, hogy a szivárgási úthossz az idealizált esetben kisebb, mint a valóságos átereszeknél. Ez viszont az összes szivárgási mozgásjellemző növekedését eredményezi, ami a biztonság javát szolgálja). A szád- és szárnyfalakat összefüggő elemnek tekintve csak függőleges oldalsó határolású szárnyfalakat vizsgáltunk (2. ábra). — A műtárgyat magábafoglaló csatorna rézsűje minden esetben 1 : 2 volt. A hidraulikai feltételek tekintetében is szükséges volt néhány megszorítást tenni; ezek a következők : A modellezhetőség érdekében az elméletileg végtelen oldalsó határolás helyett a szivárgási zónát szükségszerűen le kellett határolni. A lehatárolást (amelyet függőleges vízzáró falak képeztek) a műtárgytól nagy távolságra helyeztük el, hogy a műtárgy környzetében már ne módosuljon észrevehetően az árainkép. A falak távolsága minden esetben (1. és 2. ábra) t/L = 3 és TIL = 6 volt. — Az oldalszivárgás minden esetben szabadfelszínű; a szabad felszín a felvíztől az alvízig