Hidrológiai Közlöny, 2013 (93. évfolyam)

2013 / 2. szám - Sági Rajmund: A Tisza Mindszent alatti szakaszának hidromorfológiai elemzése

SÁGI R.: A Tisza Mindszent alatti szakaszának hidromorfológiai elemzése 45 az áramlás turbulens jellegéből adódóan a pillanatnyi sebességek nagy szórást mutatnak, ezért a további adatfeldolgozási lépésekhez a sebességeken bizonyos mértékű, azonos súlyú simítást hajtottam végre (Baranya et al, 2008a). Az ily módon elvégzett szűrés a mérőhajó mozgásából adódóan tér és időbeli szűrést jelent. A nyers mérési adatokból, majd a simítás után kapott sebességeloszlást a 8. ábra mutatja be. Az adatok szűrésével a különböző sebességű zónák már jól elkülöníthetővé válnak. Egyértelműen látszik, hogy a sodorvonal a folyó vonalvezetéséből adódóan a bal part felé szorul, illetve ezen a szakaszon figyelhető meg a sebességek átrendeződése a nagyobb sebességű zónák beszűkülésén át. A mérési adatok tehát részletes képet adnak az áramlási képről, a mért sebességek alapján egy, az adott szakaszra és a mérés idejére jellemző sebességtest is definiálható. A térbeli sebességadatok függély menti átlagértékeit képezve előállítható a sebességek kétdimenziós területi eloszlása, mellyel ugyan elveszítjük az információt a sebességek mélység menti változásáról, de néhány speciális esettől eltekintve a mélységátlagolt leírás jó képet ad a folyószakaszok áramlási viszonyairól. A sebességek területi eloszlása közvetlen kölcsönhatásban van a mederalakkal, vagyis a medermorfológiával, így azonos vízjárási állapotok mellett elvégzett ADCP mérésekből a morfológiai változásokra is megfogalmazhatók következtetések. Hordalékmérések eredményei A referencia szelvénybeli mintavételi függélyek és pontok elhelyezkedését mutatja be a 9. ábra. Lebegtetett hordalék és mederanyag mintavétel függély kiosztások Tisza 210+400 fkm referencia keresztszelvény 55 76 E t-i 74 Ő> 70 A -Fenékszint_2010 -Fenékszint_2008 Mederanyag_2010 VSZ_2010 VSZ_2008 • Mederanyag_2008 Távolság (bal parttól) [m] Függély pontok_2010 Függélyek_2008 = 0.015 — T-T.. (2) 0.3 '(A) (A - pjg py ahol c

a az egyensúlyi hordalék koncentráció, d

5

0 a kapott lebegtetett hordalékminta szemeloszlási görbéjén az 50 %hoz tartozó szemátmérő, a egy vonatkoztatási szint, ami itt az érdesség magassággal egyenlő (egyensúlyi hordalékkoncentráció távolsága a mederfenéktől), r a fenék-csúsztatófeszültség, r

c a kritikus fenék-csúsztatófeszültség, amelynél megindul a hordalékmozgás a Shields-diagram alapján, p„. a víz térfogatsürüsége, p, a lebegtetett hordalék térfogatsűrűsége, g a nehézségi gyorsulás, v a víz kinematikai viszkozitása. A függély menti hordalékhozamot az áramlási sebesség és a hordaléktöménység mélység mentén vett szorzatával képezzük (10. ábra), majd ezek függőleges mentén való integrálásával meghatározható az adott függélyre jellemző fajlagos hordalékhozam értéke. A teljes szelvényre vonatkozó lebegtetett hordalékhozamot az egyes függély szélességek és a hozzájuk tartozó fajlagos hordalékhozamok szorzatöss

zegeként számíthatjuk

. Fajlagos hordalékhozam függély menti eloszlása 12 3 4 Fajlagos hordalékhozam [qc. kg/m/s] 9. ábra: Lebegtetett hordalék és mederanyag mintavételek függély menti kiosztása 2008-ban és 2010-ben A következőkben a függély- és szelvény menti hordalékhozam meghatározásához szükséges számításokat mutatom be. A korábbi pontban már ismertetett mélység menti sebességeloszlás előállítása után a laboratóriumban kiértékelt töménységadatokból előállítottam a sebességmérés rétegeiben jellemző hordaléktöménység adatokat a mért értékek lineáris interpolációjával. Mind a sebességeloszlás, mind a töménység eloszlás adatokat ki kellett egészíteni a mederfenék és a vízfelszín közelében érvényes értékekkel. A két sebességadatot az illesztett logaritmikus profilt leíró függvény segítségével állítottam elő (4. ábra), míg a vízfelszín közeli réteghez a lebegtetett hordaléknak a függélyben mért legfelső mért töménység értékét vettem, a mederfenék közelében egy empirikus összefüggéssel (van Rijn, 1984) számítottam az ún. egyensúlyi lebegtetett hordalék koncentrációt (c„): , -»-Számított fajla

gos hordalékhozam adatok | 10. ábra: A 2. függélyben előállt fajlagos lebegtetett hordalékhozam eloszlás A folyó teljes hordalékhozamának meghatározásához a görgetett hordalékhozamot is szükséges volt meghatározni. Ennek mintavételezése a két napos mérési expedíció során már nem volt megvalósítható, ezért ennek mennyiségét van Rijn (1984) által meghatározott empirikus formula segítségével becsültem: 1** = 0.053 T -T

c 2.1 . Tc . ju (P,-Pjg (3) (P,-Pjg PX ahol q

gö

r a görgetett fajlagos hordalékhozam. Eredményül a folyó teljes hordalékhozamára Q

s= 132,25 kg/s adódott, mely az eddigi mérések ezen vízállás-tartományhoz tartozó értékek középtartományába esik. További vizsgálataimat képezte a lebegtetett hordalék töménységek és szemeloszlások elemzése. Szemlélve a 11. ábrát, meglepőnek tűnhet, hogy a 2010. évi mérés alkalmával kb. 100 m

3/s-mal nagyobb vízhozam mellett mintegy fele akkora hordalék töménységet kaptunk, mint a korábbi mérés alkalmával. Tudvalevő, hogy egy árhullám áradó vagy apadó ágában vett vízminta koncentráció tartalma eltér, ugyanis egy ilyen nempermanens szituációban az árhullám érkezésekor hordalékban gazdagabb víz áramlik, mint a tetőzés után. Megvizsgálva a mérések idején fennálló hidrológiai állapotokat az volt tapasztalható, hogy míg 2008-ban a vízszint emelkedésekor, vagyis egy kisebb árhullám áradó ágában, addig 2010-ben a vízszint csökkenése mellett, vagyis egy apadó ágban mintáztuk a folyót. A