Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)

4. szám - Koncsos László–Jolánkai Zsolt–Kozma Zsolt: A WateRisk integrált vízkészlet-gazdálkodási modellrendszer egydimenziós hidrodinamikai almodelljének összehasonlító tesztelése az HEC-RAS modellel

KONCSOS L. - JOLÁN KAI ZS, - KOZMA ZS.: A WateRisk almodcll összehasonlitása 55 mondható, hogy egyik modellnek sem okoz problémát az összetett meder és az eltérő Manning tényezők kezelése, legalábbis egyszerű, magányos meder esetében. Meg kell jegyezni, hogy a HR modellnél minden keresztmetszetre meg lehet adni vertikális eloszlást a főmeder érdességi tényezőre is, míg a VT modellnél egy folytonos függvénnyel lehet definiálni ugyanezt az eloszlást a főmederre, mely az összes mederszakaszra érvényes. A WR modell csak a hullámtérre enged megadni a főmedertől eltérő tényezőt. Emiatt úgy döntöttünk, csak a hullámtér hatását vizsgáljuk. Ugyanezt a szimulációt megismételtük a WR és HR modelleken azzal a módosítással, hogy az alvízi peremfeltételt (10. ábra) dinamikusra változtattuk. Alsó dinamikusan változó vízmélység peremfeltétel Szivattyú - Vízhozam alakulása szivattyúzás hatására 2000. 1. 1. 12:00 2000. 1. 2. 12:00 2000. 1. 5. 12:00 Dátum, Idő [év/hónap/nap, óra. perci •WateRisk 2l-es : HEC-RAS 21-es szelvény 10. ábra-Alsó vízmélység perem-idősor az összetett meder tesztekhez Hullámtér 2 - vízmélység alakulása a középső szelvényben 2000.01.01 12:00 2000.01.02 12:00 2000.01.03 12.00 Dátum, idő [év/hánap/nap, óra:perc] •-WateRisk 11-es szelvény -»- HEC-RAS 11-es szelvény 2000.01.04 12:00 i 2000.01.0112:00 2000.01.02 12.00 2000.01.03 12:00 2000.01.04 12:00 2000.01.05 12:00 Dátum, idő |év.hónap.nap;óra:perc] -«»-HEC-RAS 11-es szelveny -»-WateRisk 11-es szelveny 12. ábra - Vízmélység idő szerinti alakulása a hullámtérrel rendelkező meder középső szelvényénél dinamikus alvízi peremfeltétel alkalmazása mellett 2000 01.01 12.OO 2000.01.02 12:00 2000.01.03 12:00 Dátum. !d6 (év/hénap/nap, ora:perc] ilvény BMt VTT1D 11-«, SMlvérty -«-HEi 2000 01 04 12:00 11. ábra — Vízmélység idő szerinti alakulása a hullámtérrel rendelkező meder középső szelvényénél dinamikus alvízi peremfeltétel alkalmazása mellett Ennek eredménye a 11. ábrán látható, ahol kitűnik, hogy ebben az esetben is maximum cm-es eltérések adódnak a két modell számításai között. Jól látható, hogy ebben az esetben, mivel nem volt akkora leszívó hatás, a vízmélységek nagyobbak lettek a középső szelvényben, mint fix alvízi vízszint esetén. Ezt a tesztet megismételtük (Hullámtér 2.2) oly módon, hogy a HR modell áramló vízmozgást feltételező peremfeltételét (normal depth) felhasználva az ott létrejövő vízmélység idősort adtuk meg a WR modellnek és vizsgáltuk az ennek hatására kialakuló vízmélységeket a többi szelvényben. A középső szelvényben kialakult idősor látható a 12. ábrán. Hullámtér 2/2 - Vízmélység alakulása a középsű szelvényben 13. ábra - Vízhozam alakulása a vizsgált folyószakasz középső szelvényénél a felette elhelyezkedő szivattyú hatására Az egyezés nyilvánvaló, kivétel az a pont ahol a víz a hullámtérről visszalép a főmederbe az apadás folyamán. A következő tesztfeladatban (szivattyú teszt) szivattyú beépítését vizsgáltuk oly módon, hogy a szivattyú bekapcsolási vízmélysége 4 m-rel a folyómeder fenékszintje felett volt, a meder hosszának a felső végétől számított egynegyedénél kapcsolódott a mederhez és a vízszállítása 100 m

3/s volt. A maximális vízhozam a mederben 400 m

3/s volt (Bukóteszt 1.1 felső perem), így a szivattyúzás jelentős hatással volt a vízmélység alakulására. A számított vízmélységek közti eltérés mindössze 3 cm-re adódott a középső mederszelvénynél és a legnagyobb vízhozamnál a WR és HR öszszehasonlításában, ami teljes vízmélység arányában 0.77 "Zoos eltérést jelent. A vízhozam alakulásánál (13. ábra) látható, hogy az egyezés jónak tekinthető mindhárom modell esetében. 4.3- Vizsgálatok fokozatosan változó mederalaknál Megvizsgáltuk a kialakult vízszintprofilokat a HR és a WR modelleknél, egy fokozatosan összeszűkülő medernél, ahol a szűkület duzzasztó hatását és tőle lejjebb (alvízi szakaszon) található egyre szélesedő meder, valamint a szándékosan alacsonyan tartott alvízi peremi vízszint következtében kialakuló leszívó hatást is meg tudtuk figyelni. Ezt a feladatot azért illesztettük be vizsgálataink közé, mert kíváncsiak voltunk arra, hogy mennyire befolyásolja az eredményeket a WR keresztszelvény-átlagoló megoldása. Mederszűkület teszt - vízszint profil 00 3000 4000 SOOO WXX) 7000 Távolság a felső peremi ponttól [m| >-WateRisk sűrített —WateRisk normal -a-HEC-RA! 14. ábra - Vízszint hossz-szelvény maximális vízszintnél mederszűkület feltételezésével Az eredményekből (14. ábra) látható, hogy a WR által használt két szelvény közt egy keresztmetszettel számító módszer nem tudja olyan finoman követni a leszívási és duzzasztási hatásokat, mint a HR. Újra lefuttattuk a modellt 250 méteres szelvényközzel, ennek eredménye látható, miszerint a kialakuló vízszint már a szűkülettől vett kisebb távolságban is megegyezik a HR által számolt vízszinttel a felvízen. A szűkületnél (5000 m) kialakult legnagyobb sebesség 3.8 m/s a HR modellnél, míg csupán 3.49 m/s, ill. 3.45 m/s a két WateRisk futtatásnál. Itt szükséges megje-