Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)
2. szám - Mosonyi Emil: A Felső-Rajna mentén tervezett vésztározók töltő-ürítő műtárgyai
M OS ON Y l E.: A F els6-Rajna mentén tervezett vésztározók m f itárgyai 3 3. A vízkivételi művek tervezési szempontjai A vízkivételi mü elhelyezését és szerkezeti kialakítását az alábbi szempontok határozzák meg: - A vésztározó csak akkor képes rendkívüli árvizek csúcshozamait jó hatásfokkal csökkenteni, ha szabályozott töltése és ürítése biztosítva van. Amikor ugyanis kisebb árhullámok kilépnek a hullámtérre, a zsilip nyitása tilos, mert ellenkező esetben a vésztározó részlegesen feltöltődne, és csak csökkent kapacitással lenne képes a rövid idő múlva fellépő nagy árhullám csúcsának csökkentésére. Meghatározott mértékű apadás után viszont a zsilip(ek) nyitásával fel kell készíteni a vésztározót a következő árvíz fogadására. Műszaki és gazdaságossági megfontolások alapján teljes magasságú szegmens zsilipkapuk alkalmazása javasolt. - A fenti okfejtésből kitűnik, hogy a zsilip(ek)et meghatározott rajnai vízállásoknál kell zárni és nyitni. Az ürítés sebességét korlátozza, hogy a kifolyó víz az alsó szakaszon nem idézhet elő veszélyes csúcsot. Ezek a vízszintek előírásokban rögzíthetők, vagy a csúcsok hatékonyabb csökkentése érdekében folyamatos előrejelzések számítógépes értékelése alapján „rugalmasan" kezelhetők. - Előre nem látható helyzetekben szükség lehet a vésztározó töltésére, mihelyt az árhullám kilép a hullámtérre, ezért a műtárgy fenéklemeze nem emelkedhet az ártér szintje fölé, vagyis küszöb nem építhető. A küszöb ugyanakkor csökkentené a tározó kapacitását is. - A töltésbe épített műtárgy helyét a nagyvízi áramképhez igazodva kell kiválasztani párhuzamos, örvénymentes beömlés, ezáltal minimális belépési veszteség és gazdaságos mütárgy-kialakítés (legkisebb nyílásszélesség) érdekében. -A műtárgy kialakítása elégítse ki a kétirányú áramlás hidromechanikai és szerkezeti követelményeit, azaz energiatörő és kimosás-gátló szerkezeteket kell előirányozni mindkét oldalon. - Környezetvédelmi szempontból a beömlő víz egyenletes elterítése kívánatos eróziós gödrök és árkok kialakulásának elkerülésére. 4. A töltési idő számítása Explicit hidromechanikai megoldás érdekében feltételezzük, hogy a töltés során a folyó vízszintje változatlan. A hullámtéren a vízkivétel felé áramló víz viszonylag kis sebességének megfelelő kezdeti kinetikus energia elhanyagolható. Feltételezzük továbbá a zsilip gyors nyitását, vagyis a folyó vize teljesen nyitott zsilipen át ömlik az üres tározóba. Ennek megfelelően a vízkivételi műbe lépő víz felgyorsul a kritikus sebességre és így meghatározza a vízkivétel kapacitását (3. ábra), majd tovább gyorsulva ömlik a tározóba. (A hidraulikai jelenség tulajdonképpen megegyezik a széles koronájú bukón átfolyó víz esetével.) Mivel az átfolyás a rohanó vízmozgás határértékén (mélységén) történik, a tározóban az emelkedő vízszint visszaduzzasztást nem okoz mindaddig, amíg el nem éri a 2H/3 kritikus mélységnek megfelelő kritikus vízszintet a műtárgyon belül. A Bernoulli képlettel számítható az állandó töltő vízhozam, ahol tulajdonképpen a |i kontrakciós tényező is változik a vízmélységgel. Első közelítésként azonban az egész töltési folyamatra érvényes állandó átlagérték számítható s helyettesíthető az (1) képletbe. FLOOD PLAIN RHINE LEVEL (CONSTANT) {"TAKE BASIN I.TMTT DEPTH 2H/3 • SUPERCRITICAL FLOW \\//A.\\///\W //V\w ///W, //r-" "^y /AW/AW/AW/WVA INTAKE FLOOR/ y * 2H/3 3. ábra. Felszíngörbe a feltöltés első ütemében Flood plain: Rajna vízszint a hullámtéren (állandó), Levee = Töltés, Intake = Töltő/ürftő építmény, Intake floor = Fenéklemez, Limit = Határmélység. Supercritical = Rohanó vízmozgás, Basin = Vésztározó FLOOD PLAIN RHINE LEVEL YJ (CONSTANT) LEVEE INTAKE 1 . — — • — • —. • • p^v»- +dyf SUBCRITICAL FLOW 2H/3 XLTHTT DEPTH. far y > 2H/J 4. ábra. Felszíngörbe a feltöltés második ütemében Jelölések, mint a 3. ábrán. Suberitical.. = Áramló vízmozgás I F h i A' y (2 A tározó területét A-val jelölve az y mélységig történő Az első ütem, vagyis az y = 2H/3 eléréshez szükséges idő: feltöltés ideje:
