Hidrológiai Közlöny 1997 (77. évfolyam)

5. szám - Zsuffa István (jun.)–Bogárdi János (jun.): Nem-permanens, kvázi-kétdimenziós, numerikus modell hullámtéri fokrendszerek hidrodinamikai szimulációjához

276 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1997. 77. ÉVF. 5. SZ,. Qf-0,5 mVs szabad kifolyás - a számított feszlngőrbe a fok fenékvonala 0 250 500 750 1000 1250 távolság [m] S. ábra. A Sárkány-fokban számított felszíngörbe 0,5 m

3/s-os vízhozamnál, szabad kifolyás esetén; kontroll szelvény az alvíz felöli áttöltésnél A felszíngörbe számítás szinguláris pontból történő indításakor a QBUILD program a valóságban mindig a kritikus vízállásnál valamivel magasabb vízállásból indít. így elkerülhetőek a (18) alapegyenlet jobb oldali törtje kritikus vízállás melletti határértékének számításából adódó nehézségek, anélkül, hogy számottevő hiba csúszna az integrálásba. A vízhozamfúggvény beduzzasztott tartománya egy pontjának számításakor a felszíngörbe integrálás az adott alvízi szintről indul. Ha a számított felszíngörbe a kritikus szint alá megy, akkor az rohanó vízmozgást, azaz szabad kifolyást jelent. Nincs szükség ilyen esetben a számítás folytatására, hiszen a kérdéses vízhozamhoz már ki lett számolva a felvízi vízállás. Ha a felszíngörbe nem megy a kritikus szint alá, akkor valós beduzzasztott vízmozgásról van szó. Az így szánűtott felvízi szint (alacsony alvízi szint mellett) azonban nem feltétlenül különbözik az ugyanazon vízhozam mellett számított szabad kifolyású szinttől (9. ábra). Qf=1 mVs Z„= 86,5 mBf a számított felsztngőrbe a fok fenókvonala 84.86 " 1250 távulsáq Fml 'J. ábra. A Sárkány-fokban számított felszíngörbe 1 m

3/s-os vízhozamnál beduzzasztott áramlás esetén Csőátereszeket, bukókat, zsilipeket és egyéb műtárgyakat magukba foglaló csatornaszakaszoknál a fenti felszíngörbe számítás nem alkalmazható, mivel a műtárgyak szelvényeiben a fokozatosan változó vízmozgás alapfeltétele, a hidrosztatikus nyomáseloszlás, az áramvonalak jelentős görbülése miatt nem teljesül. Csőátereszekben ráadásul még nyomás alatti vízmozgás is kialakulhat. Ezért a felszíngörbe számító algoritmus ezeket a szelvényeket a műtárgyak specifikus vízhozamegyenleteinek közvetlen alkalmazásával, vagy pedig a műtárgyakra előre kiszámított vízhozamfűggvények segitségével hidalja át. 3.2. A rendszercellák és a talajvíz közötti szivárgás számítása A (2) alapegyenletében szereplő Qs szivárgási hozamot a FOK modell a MICROFEM [Ilemker és van Elburg, 1992] nevű talajvíz modellel együttműködve számolja. A MICROFEM végeselem eljárást alkalmazó talajvíz modell, melyben a szivárgási közeg vízvezető és víztartó rétegekre van felosztva. A vízvezető rétegekben a modell síkbeli kétdimenziós áramlást szimulál, míg a víztartó rétegeken keresztül csak függőleges irányú szivárgással számol. A MICROFEM gemenci alkalmazásánál az ártér felszíne alatti szivárgási közeg homokos-kavics vizvezető rétegre és egy agyagos víztartó fedőrétegre van felosztva. (10. ábra). A végeselem háló (11. ábra) egy rendszercellába eső csomópontjánál, a víztartó fedőrétegen keresztül szivárgó víz hozamát az alábbi képlet segítségével számolja a MICROFEM: h-An Qn = wc h = z-zc, h — z — zg, (20) ha ha zg zc zg>zc ha a csomópont fölött nincs vízborítás z-zc, ahol: h : a szivárgást előidéző nyomásszintkülönbség [m], Qn : szivárgási hozam a csomópontnál [m

3/s]; z : a cella vízállása [mBf); zc : a cella terepszintje a csomópontnál [mBf]; zg : piezometrikus talajvízszint a csomópontnál [mBf]; An : a csomóponthoz tartozó terület [m

2]; wc- — \ a fedőréteg szivárgási tényezője [s]; k D : a fedőréteg vastagsága [m]; k : a fedőréteg Darcy-féle szivárgási tényezője [m/s], A rendszercella és a talajvíz közötti össz szivárgási hozam tehát a végeselem háló rendszercellába eső csomópontjainál számított szivárgási hozamok összegével egyenlő: nn "" U Ayi m=1 m=l w

cm ahol: nn: a rendszercellába eső csomópontok száma [-]